单机架冷轧节能降耗论文

单机架冷轧节能降耗论文 篇1：

板带钢冷轧的板型自动控制系统

摘要：本文主要介绍在板带钢冷轧生产过程中广泛应用的板型自动控制系统，具体包括了自动厚度控制系统、自动位置控制系统以及自动张力控制系统，并分析了版型自动控制系统对于板带钢生产中在降低成本和提高效率方面起到的积极作用。

关键词：板带钢；板型自动控制

引言

板带钢材产品是汽车、建筑、家电等行业所必不可少的原材料，而板型自动控制系统在板带钢材的制备过程中发挥着至关重要的作用。现代板带钢冷轧技术的特点体现在多变量轧制过程中涉及的物理量较多，它们随着时间与空间变化，而且这些系统变量相互之间存在着强耦合性，这就对于开发应用在板带钢冷轧生产中基于上述变量的板型自动控制系统提出了更新更高的要求。

1 自动厚度优化控制系统

自动厚度控制系统(Automatic Gauge Control System，简称AGC系统)是板带钢冷轧板型自动控制系统重要的一个组成部分，它负责对板带钢材厚度精度进行自动控制，从而使得板带钢材的厚差符合工业标准，同时提高板带钢材的成品率。本文主要介绍的是一种改进的自动厚度优化控制系统，不仅能够解决多变量的相互耦合作用，又可以对板带钢材轧机系统进行优化控制，从而保证产品质量，提高轧机的生产效率。以一个通常的板带钢材轧机系统为例, 整个轧机系统由轧机设备、自动厚度控制系统和厚度传感器组成这种控制方式和轧制速度结合起来可以获得最优的轧制速度，一方面保证产品质量，另一方面又可以提高轧机效率。

1.1 自动厚度控制系统的控制模式

（1）张力控制模式

在自动厚度控制系统的张力控制模式下，板带钢材厚度的闭环控制主要通过开卷张力进行。在这种控制模式下，张力输出直接控制轧机的驱动模块，从而开卷驱动电机的电枢电流进行自适应性调节。而金属卷的实际张力一般情况下是通过计算或测量得到的，但实际中也会通过电机电枢电流得到，这就需要电枢电流和绝对张力成正比。这种张力自动厚度控制模式可以用于厚度适中和厚度较小的板带钢材的轧制过程。

（2）速度前馈控制模式

速度前馈主要功能是用来将因为速度变化而造成的出口厚度的扰动降低到最小程度。该模式的实现可以通过一个前馈变换增益，把速度的变化转化为对张力设定值或者压力（辊缝）设定值的调整量。而在实际中设定值的改变是通过将设定值减去速度变化量来实现的，这样可以很大程度上抵消了速度变化带来的影响，实现解耦控制。如果厚度过于薄，通过控制可以使得速度同时下降，如果厚度过厚，通过控制可以使得速度同时上升，在这种情况下速度前馈控制模式将不会被启动。

1.2 自动厚度控制系统的优化模式

（1）速度优化控制

速度优化控制的主要原理是，在轧机开卷启动的过程中，通过一定的方法使得轧制速度在很短的时间内形成线性增长，直到厚度值降到一个预先设定的值以下。在轧机正常的运行过程中，该系统可以用来保持张力控制量保持在一个允许的操作范围内。如果张力大于操作范围上限，系统可以通过控制提高速度，从而使得张力变小，如果张力小于操作范围下限，系统可以通过控制降低速度，从而增大张力。在自动厚度控制系统的张力控制模式下，速度优化的目的是让开卷机张力工作在张力的最小值下，这样便允许足够高的速度，同时在任何方向都留有充足的张力用来控制范围。

（2）压力优化控制

压力优化控制的目的是用来对轧机的负荷进行优化，从而使得轧机工作在允许最大的轧制速度。通常轧机的压力会把开卷张力稳定在其允许范围内的一个数值上，这样使得张力能够在两边方向都能对厚度误差保持敏感快速的响应。压力优化控制系统和张力自动厚度控制系统、速度优化控制协同工作，如果张力超过所需中间范围值的上限，通过控制系统使得压力增大，而如果轧制速度比设定值小，并且张力小于允许速度增长的张力限值，控制系统将减小压力以允许最大的轧机速度。

2 自动位置控制系统

自动位置控制(Automatic Position Control，简称APC) 是板带钢材轧机版型自动化控制系统中另一个重要组成部分。自动位置控制系统通过预先将各种轧制规程存储到系统内，在实际运行过程中根据所需的板带钢材轧制条件(如钢种、锭型、钢坯等信息)自动或是手动选择符合条件的轧制流程并按照此流程对轧机进行自动控制，控制的精度和行程的时间是其主要指标。为了满足轧机生产的要求，更好地完成对于位置的自动化控制，这就要求相关人员能计算出其控制规律，设计出高效可靠的程序，自动位置控制的软件设计就是基于这一目标而进行的。其性能指标主要包括两个方面，一是响应时间快，二是定位精度高，也就是定位误差较小。

在整个系统中，因为压下位置是通过电动机进行驱动的，所以可以考虑借助电动机的同轴传动的自整角机或者是编码器来检测。压下位置可由操作台上人工给定，也可通系统自动给定。压下位置控制的原理是一个带位置感应反馈的三环控制系统，其中位置调节器可以通过PLC编程实现，自动位置控制系统的控制功能主要有以下几点。

（1）设备间通信功能

以TMEIC-GE传动设备为例，PLC与传动之间通过TC-NET网络进行通信，PLC将数据通过TC-NET网传输到传动装置，然后对电机动作进行控制。如果不使用通信，则可以直接使用通过PLC采集模拟量信号，也能够实现PLC与传动装置之间的数据接收和发送。

（2）压下硬保护

为了防止“座辊”、“冲顶”故障的发生，可以在轧辊的上极限和下极限位置分别设置一个限位开关。如果检测到该限位开关动作，应当断开直流传动装置电源，自动位置控制系统会将送给传动装置的速度给定信号置零，并将故障的类型在HMI画面上显示，进而防止“座辊”、“冲顶”故障的发生。

3自动张力控制系统

在板带钢材的冷轧过程中，张力是一个重要的工艺参数。任何因素引起的张力值波动，一方面会破坏本机架的平衡状态，还会通过板带钢的顺流和逆流破坏轧机系统的平衡。所以保持冷轧机机架间张力为常数对于提高产品的厚度和板形精度有重要意义。

为了保证低速、分卷、轧机调节三个不同工作周期中机架间张力的稳定和生产板形的质量，通常情况下自动张力控制系统根据情况不同可以分为两种工作模式：速度ATC控制模式(低速ATC)和压下ATC控制模式(高速ATC)。机架间张力的控制主要用于保持张力在给定值接近的固定范围内从而在很大程度上避免了断带的发生。在实际中每个机架间都安装有一台张力计提供张力反馈，两机架间的速度、辊缝位置的变化都将直接影响到机架间的张力。上游机架速度降低或是下游机架辊缝位置增加均会使得机架张力增加，相反，上游机架速度升高或下游机架辊缝位置减少都会使机架张力降低。

4 结束语

版型自动化控制系统在板带钢材的冷轧生产中的应用很好的解决了生产工艺中的一些疑难问题，可以获得较高的控制精度和控制效果，从而实现节能降耗、提高生产效率的目标。

参考文献

[1] 杨节. 轧制过程数学模型［M］.北京：冶金工业出版社，1983

[2] 汪祥能. 现代带钢连轧机控制［M］.沈阳：东北大学出版社，1996

作者简介

姓名：刘昕

性别：男

出生年月：1982.11.09

单位：河北钢铁集团唐山分公司

职称：中级

籍贯：河北唐山

研究方向：冷轧酸连轧电气自动化（侧重轧机方面）

作者：刘昕 薛明

单机架冷轧节能降耗论文 篇2：

铝合金汽车板生产工艺技术及装备研究

一、国内外汽车板生产工艺技术现状

1.1国外汽车板生产工艺技术现状

近十年来，铝合金汽车板的生产和使用在欧美有了很大发展，当前国外著名的铝合金汽车板生产商主要有诺贝丽斯公司（Novelis）、海德鲁铝业公司（Hydro Aluminium）、美国铝业公司（ALcoa）、爱励国际（Aleris）、力拓-加铝公司（ALcan）、日本神户制钢和日本轻金属公司。这些大型铝业公司建有汽车板研发专业机构，负责汽车铝材的研究开发、生产与技术服务。配置了汽车板专业生产线，除拥有现代化的热轧、冷轧装备外，还配置了高技术水平的精整热处理生产线，能够按汽车厂家批量供应高水平的汽车板产品，当前世界最大的铝合金车身板供应商诺贝丽斯公司，在2007年向欧洲汽车工业批量供应约14万t，占整个市场的70%左右。

1.2国内汽车板生产工艺技术现状

与国外相比，我国汽车板的技术研发起步晚、发展慢，目前尚处于研发阶段。其中的原因在于：（1）国外对相关的材料标准、关键专利技术的知识产权保护；（2）研发资金投入不足、技术水平有限；（3）节能降耗和环保理念没有得到足够的重视、没有出台严格的标准和法规。

此外，合格的汽车板产品从生产出来到进入市场，还需要通过各大汽车厂家的认证。目前世界各著名汽车厂家对车身板特别是外车身板各方面的性能、表面处理状态都有严格的要求，新进入的铝合金汽车车身板生产企业通常都需要5年的时间，才能通过认证。

二、铝合金汽车板生产工艺介绍

2.1铝合金汽车板生产工艺概述

铝合金汽车板要求包括良好的成形性、一定的抗时效稳定性、良好的烘烤硬化性、高的抗凹性、良好的翻边性、较好的表面光鲜性、较好的表面处理及涂装性能，铝合金汽车板的这七种性能既互相关联，又相互矛盾，如何改善合金成分、调整工艺参数得到最佳的综合性能，满足轿车覆盖件冲压成形的要求是汽车板研发的主要目标。因此铝合金汽车板生产工艺是非常复杂的，需要长时间的摸索和不断完善，而且更离不开与下游用户的紧密配合。

铝合金汽车板的工艺流程见图2-1。

铝合金汽车板的生产工艺特点为：优化合金成分，改善合工艺性能；采用合适的轧制工艺和热处理工艺，以得到细晶粒和细化的第二相，满足成形或翻边性的工艺要求；采用专用的气垫炉实现特殊的热处理工艺，赋予板材高的抗时效稳定性、成形性和烘烤硬化性等特性，从而开发出高强度、高成形性、表面质量优异的铝合金板带材。

2.2铝合金汽车板生产特有工艺

铝合金汽车板生产特有工艺主要包括固溶淬火、预时效、表面处理工艺。

1、固溶淬火及预时效处理

6xxx铝合金具有烘烤硬化性，在汽车厂涂漆烘烤时硬度会明显上升，因此6xxx铝合金板带的供货状态实际上是预时效T4P。5xxx车身板的供货状态时O状态。6xxx的固溶淬火、预时效和5xxx退火都在连续热处理炉内进行。

要求开卷后的带材在短时间内被加热到固溶处理温度后进人保温区，保温短时间立即进人淬火区，进行水淬或强风淬火（6xxx铝合金的淬火敏感性低，可以進行风冷）。为了提高铝合金的烘烤（BH）性能，可适当提高固溶处理温度，但不能过高，以免过烧；同时，提高固溶处理温度，残留的第二相质点减少，材料的弯曲性能更好。

预时效处理在带材矫直、钝化之后进行。预时效温度不高，一般在70～110℃间，温度过高对烘烤后的强度不利。

2、表面处理

矫直后的铝带材需要进行表面处理，这是铝合金汽车板生产中的一道重要工序。通过表面处理在铝带材表面形成一层保护膜，一方面可以保护铝带表面不被氧化腐蚀，另一方面可以增强铝带在后道工序的粘着力，有利于吸附润滑剂、冲压成形；增强与油漆、粘接剂的结合，有利于车身的黏接和上漆。

表面处理的方式有以下三种：

1）浸涂

汽车厂粘接工艺需要的有机磷酸钝化就是采用这种方式。粘接工艺是近年汽车制造业研究和推广的新工艺，该工艺防腐蚀性能、抗冲撞性能都优于焊接工艺，质量也更轻。

2）喷涂

在美国（美洲）普遍使用喷涂。喷涂的特点是投资小，涂层厚度均匀性比辊涂稍差，一般也能满足产品对涂层厚度的要求，但喷涂过程中会产生大量废水，涂料在槽内对温度变化不敏感，更换涂料时间长且浪费较多。

3）辊涂

辊涂的特点是涂层厚度更加均匀、可靠，化学试剂消耗量少， 能耗少，更换涂料快，但一次性投资比喷涂大。欧洲主流汽车生产厂家的钝化工艺倾向于用辊涂。

三、铝合金汽车板主要生产设备

3.1铝合金汽车板生产通用设备

（1）熔铸设备

熔铸主要设备：熔炼炉、保温炉、铸造机生产线、均热炉、在线精炼线等。

对于熔铸车间的主要设备，目前除了铸造机和在线精炼设备需要进口外，其它设备国产也可以满足需要。目前国内很多大型的高精铝板带厂的熔铸设备均可满足汽车板的生产需要，提供所需规格的铸锭给热轧车间。

（2）热轧设备

热轧主要设备：铸锭加热炉、1+X热连轧机组（1代表热粗轧机、X代表热精轧机）。

铸锭加热炉主要用来铸锭热轧前的加热，一般采用天然气加热的立推式铸锭加热炉，目前引进设备一般采用Ebner的。

（3）冷轧设备

冷轧设备：单机架冷轧机组或冷连轧机组、轧辊磨床、电火花＼激光毛化机床。

铝合金汽车板对板型和表面质量有较高的要求，因此冷轧机一般多是六辊单机架冷轧机或冷连轧机，一般均为国际一流水平的冷轧机。

（4）剪切设备

用于铝合金车身板成品剪切的设备有横切机和激光切割机。激光切割机可以按照汽车厂冲压工序的要求，把横切机剪切的矩形断面板材进一步切割成异形断面板材。

3.2铝合金汽车板生产专用设备

铝合金汽车板生产的专用设备为气垫式连续热处理机列，可获得表面质量高的带材，可获得较好的内部组织，可实现多种热处理工艺，可实现热处理过程连续进行，处理时间短、生产效率高、自动化程度高。

机列主要由3段组成：

1）入口段：主要包括上卷车、开卷机、对中装置、剪切机、切头剪、带材缝合机、去毛刺机、切边剪和碎边剪等、清洗段、入口活套。

2）工艺段：主要包括气垫炉、拉弯矫直机、表面处理段。

3）出口段：主要包括出口活套、带碎边剪的切边剪、预时效炉、静电涂油机、出口剪、单卷取机、皮带助卷机、卸卷车等。

冷轧卷在固溶淬火处理之后，还需要经过矫直、表面处理、预时效、涂油、剪切等工序才能生产出成品铝合金车身板。包括热处理在内的这些工序可以在单独的几条机列上完成，也可以在一条具备各种功能的机列上实现，即气垫式连续热处理机列。据介绍国外最长的气垫炉生产线长达300米。

作者：朱文涛 刘利华 杨磊

单机架冷轧节能降耗论文 篇3：

构建支撑高质量发展现代产业体系

2月23日，晋能控股电力集团山西潞安太阳能科技有限责任公司单晶太阳能电池智能生产车间内，宽敞明亮，现代化设备错落有致。6条智能制造太阳能电池片生产线高效运转，一条条自动化机械臂有序地挥舞着、忙碌着……从硅片进料，到包装出货，14道工序严谨流畅。

潞安太阳能科技有限责任公司持续加大科研攻关力度，在现有工艺基础上，叠加创新技术，让双面发电的太阳能电池片在材料耗量上大幅降低，良率从95%提升到98%，把科技创新成果转化为了高端产品。同时，使光电转换效率再次提升了0.1%左右，“含新量”更大了，为公司效能提升挂上了“加速挡”。

全方位推动高质量发展，首要任务是经济高质量发展，重中之重是产业转型。山西以增强生存力发展力为方向，改造提升传统优势产业;以加快集群化规模化为方向，发展壮大战略性新兴产业，不断提升产业发展的含金量、含新量、含绿量，加速构建支撑高质量发展的现代产业体系，全方位推动高质量发展取得积极成效，“十四五”实现良好开局。去年工业新动能增势明显。全省规上高技术制造业增加值增长34.2%，装备制造业增长24.4%，工业战略性新兴产业增长19.5%，均明显快于全省规上工业增速。
传统优势产业率先转型

2月24日，中国宝武太钢集团4300mm中厚板生产线智能化升级改造项目现场，工程建设人员紧张施工作业。该项目采用先进智能控制及集控操作技术，建设一条全球品种规格最全、质量最优的不锈钢中厚板生产线，生产特殊不锈钢、特种合金和优质碳钢等高端材料，是山西推进工业高质量发展的重要项目，年底投产后可年产热轧中厚板70万吨。

突出智能化，推动传统优势产业加快转向先进制造业;突出绿色化，推动传统优势产业降能耗、提能效;突出服务化，推动传统优势产业与现代服务业相互促进……山西煤炭、电力、钢铁等传统优势产业，强化危机意识，加快改造提升，实现发展模式由外延粗放向内涵集约转变，推动企业投入产出水平和全员劳动生产率全面迈过全国同行业平均水平这个“生存线”，力争达到先进水平这个“发展线”。

山西省统计局数据显示，2021年，全省工业技改投资增长11.3%，增幅比上年加快14.6个百分点，高于工业投资增速6个百分点，占全省工业投资比重30%，比上年提高1.6个百分点，拉动全省工业投资增长3.2个百分点。

煤炭高质量发展迈出坚实步伐。去年，煤矿智能化稳步推进，首批10座智能化示范建设煤矿全部建成，1000处智能化采掘工作面全部启动建设，300处建成运行。已通过省级评定的98处采掘工作面实现减人668人，减人比例42.5%。积极拓展5G场景应用，21座煤矿实现5G入井。煤炭绿色开采试点进展顺利，出台《全省煤炭绿色开采指导意见》，重点推进40座煤矿绿色开采试点，20座已完工。确定25座试点煤矿开展井下矸石智能分选和不可利用矸石返井建设，已开工8座。

电力产业开展煤电机组灵活性改造和节煤降耗技术改造，发展大容量高参数先进煤电机组，实现基础性和系统调节性电源并重。去年完成16台441万千瓦煤电机组节能改造，关停淘汰煤电机组10台28万千瓦。扎实推进煤矿瓦斯综合利用试点示范，开创国内低浓度瓦斯直接燃烧技术生产应用先河，形成覆盖全部浓度的煤矿瓦斯利用技术体系。全年煤矿瓦斯抽采量63.11亿立方米，利用量29.38亿立方米，抽采利用率达46.55%。

山西国际能源集团全力做精做优火电主业，推动传统发电企业改造升级，加快内涵集约发展。控股运营火电装机1172万千瓦，其中低热值煤发电装机达到460萬千瓦，省外送电装机达到532万千瓦，60万千瓦等级以上高参数、大容量、智能化机组达到572万千瓦，包括全省首座百万千瓦等级裕光省外送电项目。持续加强火电厂灵活性改造，降低发电煤耗和碳排放强度，实现节能降耗。推行“智慧电厂”建设，推行“产业+数智”，加快传统产业数字化、智能化。
战略性新兴产业引领转型

春节过后，山西迪迈沃科光电工业有限公司负责人马迎春非常忙碌，和她的员工们一起加班加点，以满足客户的订单需求。该公司是我省首家专注于机器视觉智能化技术高端应用的先进装备制造企业，其产品技术含量高、应用范围广，主要为机加、汽车、纺织、电子、医药、食品等领域提供视觉智能化解决方案。

夜幕降临，山西转型综改示范区内灯光点点，高端装备制造、数字产业、现代物流等一批战略性新兴产业在这里集聚，一个个火热的生产镜头，折射出山西经济“活”字当头，“新”字打底，转型发展势头强劲。

实施千亿产业培育工程、实施全产业链培育工程、实施高成长性企业培育工程、实施未来产业培育工程……山西聚焦“六新”领域，坚持前瞻布局、创新引领，推动战略性新兴产业从零到一、从一到多，成为山西转型的新标识。

去年以来，省工信厅将“11221”振兴崛起工程作为重要工作大力推进。“11221”振兴崛起工程，即净增1000家规上工业企业，实施1000家重点企业技术改造提质，推进200个制造业转型升级项目和200个数字经济领域牵引项目建设，推动创新生态打造、规上企业净增、技术改造提质、转型项目攻坚、产业集群突破、引智强企开放、工信经济倍增、规划聚焦引领、信创论坛聚力、峰会蓄势赋能等十大重点工程。

全省信创、新材料、光机电等产业发展势头良好，4英寸碳化硅高纯单晶衬底市场占有率达50%以上，信创整机生产能力达到每年260万台，累计建成5G基站3.4万个，数据中心设计标准机架达到37.78万架，6个工业互联网二级节点顺利建设，太原国家级互联网骨干直联点开通试运行，成为“十四五”期间全国首个启动申报并获得批复的直联点。“5G+工业互联网”等新一代信息技术应用持续拓展深化，新元煤矿、庞庞塔煤矿入选全国采矿业典型案例集。

全省重大转型项目加快实施落地，太原蓝宝石晶体材料及制品产业基地项目、磁悬浮高速飞车试验项目等一批重大项目顺利开工，太钢不锈高端冷轧取向硅钢项目、禧佑源航空科技再制造基地、秦淮环首都·太行山能源信息技术产业基地等一批重大项目建成投产或部分投产。

工业经济的运行稳定向好，特别是战略性新兴产业的发展壮大，让经济新动能快速成长，为山西全方位推动高质量发展提供强有力支撑。
服务业提质转型

在陵川县，与当地政府合作，签订15万公斤的小米采购合同，打造“犇仔”红土小米品牌;在静乐县，与当地政府共同推进“庭院经济”项目发展，为农产品打开销路……华远陆港一亩田公司先后与陵川、静乐、文水、临县等县签订战略合作协议，充分发挥其市县乡村四级网络体系，打通流通渠道、畅通配送环节，助推当地特色农产品加快流通步伐。

服务业事关发展全局，事关民生福祉，地位举足轻重。推进服务业提质增效，是实现稳中求进的必然选择、加快产业转型的内在要求、把握战略机遇的重要抓手、保障改善民生的现实需要。大力发展生产性服务业、提升发展生活性服务业、加快发展非营利性服务业……山西实施服务业提质增效十大行动，构建优质高效、链条完整、结构合理、竞争力强的现代服务业体系。去年全省服务业增加值完成10090.16亿元，首次迈上1万亿新台阶;比上年增长8.3%，增速较上年加快6.6个百分点。

加强顶层设计，形成推进合力。山西出台“十四五”现代服务业发展规划，全面部署“十四五”服务业重点任务;出台服务业提质增效2021年行动计划60条，在平台经济、免除景区门票、金融信贷、网络货运等领域制定了硬核措施，政策长短结合，相互支撑，为加快推进服务业提质增效提供了基本遵循。重点领域再聚焦、再发力，涉及的24个省直部门、11个市全部出台对應工作方案，深入开展十大专项行动，服务业提质增效工作全面展开。

成立工作专班，强化责任落实。以“专班制牵头法”推进服务业工作，组建商贸服务、交通运输、金融业、房地产业、信息服务、科技服务、文旅体、非营利性服务业八大专班，统领行业全口径指标调度管理，实现34项指标统计和行业部门数据专员全覆盖，形成任务明确、措施到位、责任到人的服务业工作体系。

聚焦关键重点，推进提质增效。壮大生产性服务业，网络货运健康发展，总产值新增620亿元。金融业有力支持实体经济，人民币各项贷款同比增长11.67%，高于上年同期2.2个百分点。提升生活性服务业，“晋情消费”主题促销活动全面开展，累计发放数字消费券4.3亿元。康养产业发展大会、第七次旅游发展大会顺利召开，忻州古城、太原古县城、太原方特等新兴景点异军突起，旅游相关行业加速恢复。加快发展新兴服务业，强化科技创新平台建设，实施高新技术企业倍增计划，规模以上科技服务业营业收入增速高于全国12.5个百分点。大力拓展数字场景应用，互联网等新兴领域蓬勃发展。

作者：张毅