CRZ02冶金行業(yè)自動(dòng)化介紹

高等職業(yè)教育數(shù)字化學(xué)習(xí)中心電氣自動(dòng)化冶金自動(dòng)化概論冶金自動(dòng)化概論煉鐵概論傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用煉鐵概論鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化傳感器原理及應(yīng)用煉鐵生產(chǎn)流程礦山精礦粉礦塊礦球團(tuán)礦燒結(jié)礦焦化廠焦炭

制粉車間煤粉

熱風(fēng)爐

鼓風(fēng)機(jī)高爐熔劑鐵水爐渣高爐煤氣鑄造生鐵鑄鐵機(jī)煉鋼生鐵水泥廠轉(zhuǎn)爐軋鋼煉鋼廠發(fā)電廠煉鐵生產(chǎn)流程

爐頂裝料

風(fēng)口鼓風(fēng)

爐內(nèi)熔煉

定期排渣鐵

煤氣溢出高爐冶煉原理煉鋼的發(fā)展過程1899年出現(xiàn)了完全依靠廢鋼為原料的電弧爐煉鋼法(EAF)，解決了充分利用廢鋼煉鋼的問題，是當(dāng)前主要的煉鋼法之一，由電爐冶煉的鋼目前占世界總的鋼的產(chǎn)量的30-40%。電弧爐設(shè)備簡(jiǎn)介高壓電源與隔離開關(guān)；

高壓斷路器；

電抗器；

變壓器；

短網(wǎng)；

電極;電弧爐設(shè)備簡(jiǎn)介電弧爐的電氣設(shè)備：

電弧爐煉鋼是靠電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁範(fàn)t料熔化并進(jìn)行冶煉的，電弧爐的電氣設(shè)備就是完成這個(gè)能量轉(zhuǎn)變的主要設(shè)備。電弧爐的電氣設(shè)備主要分為兩大部分，即主電路和電極升降自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由高壓電纜至電極的電路稱電弧爐的主電路。主電路的任務(wù)是將高壓電轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪捍箅娏鬏斀o電弧爐，并以電弧的形式將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。主電路主要由隔離開關(guān)、高壓斷路器、電抗器、電爐變壓器及低壓短網(wǎng)幾部分組成。電極升降自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)由電極夾持器、橫臂、立柱及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。其任務(wù)是夾緊、放松、升降電極和輸入電流。轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼過程通過供氧、造渣、加合金、攪拌、升溫等手段完成煉鋼基本任務(wù)。傳感器原理及應(yīng)用轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐爐體(ConverterBody)煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼能使轉(zhuǎn)爐爐體正反旋轉(zhuǎn)360度，在啟動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和制動(dòng)時(shí)，能保持平穩(wěn)，并能準(zhǔn)確的停在要求的位置上，安全可靠。電動(dòng)機(jī)減速裝置傾動(dòng)機(jī)構(gòu)

(TiltingArrangement)煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼ConverterSteelmaking

以鐵水和廢鋼為原料，向轉(zhuǎn)爐熔池吹入氧氣，使雜質(zhì)氧化，雜質(zhì)元素氧化熱提高鋼水溫度，一般在25~35分鐘內(nèi)完成一次精煉的快速煉鋼法。煉鋼煉鋼連續(xù)鑄鋼ContinuousCasting

連鑄是通過連鑄機(jī)將鋼液連續(xù)地鑄成鋼坯，然后直接送軋鋼車間軋制成鋼材。

連鑄與傳統(tǒng)的鋼錠模澆鑄相比有很大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在：簡(jiǎn)化工序弧形連鑄機(jī)(CurvedCaster)主體設(shè)備煉鋼切坯裝置(CuttingDevice)

火焰切割

(FlameCutting)

機(jī)械剪切

(MachineCutting)煉鋼鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化軋鋼過程軋鋼生產(chǎn)工藝的基本問題

軋制是借助于旋轉(zhuǎn)的軋輥與金屬間的接觸摩擦，將金屬咬入軋輥縫隙間，同時(shí)在軋輥的壓力作用下，使金屬發(fā)生塑性變形的過程。

軋鋼是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的最后一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，約占90%以上的鋼都是經(jīng)過軋制成材。軋鋼生產(chǎn)軋鋼生產(chǎn)鋼材的品種規(guī)格板帶鋼鋼管型鋼鋼絲軋鋼生產(chǎn)工藝的基本問題軋鋼生產(chǎn)熱軋：將鋼錠(或鋼坯)先加熱到一定溫度，再進(jìn)行軋制。軋鋼的兩種類型金屬在高溫下變形抗力小，容易獲得較大的變形量

冷軋：將坯料在常溫下進(jìn)行軋制。變形量小，但所獲得的制品表面光潔，尺寸較精確

軋鋼生產(chǎn)軋鋼的基本工藝流程軋鋼的基本工藝流程軋鋼生產(chǎn)熱連軋過程工藝與設(shè)備我國(guó)武鋼1700mm帶鋼熱連軋機(jī)主要設(shè)備是：1.步進(jìn)式加熱爐2.粗軋機(jī)組3.精軋機(jī)組4.層流冷卻裝置5.卷取機(jī)組等將厚度為150—250mm的板坯軋成厚度為1.2—12.7mm的薄板卷。熱連軋過程工藝與設(shè)備爐卷軋機(jī)精軋入口精軋機(jī)組精軋機(jī)層流冷卻卷取機(jī)加熱區(qū)的控制對(duì)象板坯確認(rèn)1.由板坯庫(kù)運(yùn)來的板坯吊放在上料輥道；2.自動(dòng)稱重后將板坯實(shí)際重量輸給計(jì)算機(jī)；3.與計(jì)算機(jī)中所存貯的重量進(jìn)行比較；4.吊到上料輥道上便處于計(jì)算機(jī)的控制之下；5.受到冷金屬檢測(cè)器的跟蹤；6.由跟蹤程序控制輥道的運(yùn)轉(zhuǎn)和板坯在輥道上的位置，由定位程序進(jìn)行定位控制。加熱區(qū)的控制對(duì)象(續(xù))板坯推入加熱爐時(shí)問題：1.推鋼機(jī)行程是根據(jù)前一塊板坯在爐中的位置和寬度確定推入位置；2.前后兩塊板坯之間的間距，由計(jì)算機(jī)經(jīng)計(jì)算后來確定；3.板坯在爐內(nèi)移動(dòng)的位置用入爐門處的冷金屬檢測(cè)器作為跟蹤的起點(diǎn)；4.由PLC完成步進(jìn)梁的移動(dòng)控制。爐內(nèi)控制1.板坯在加熱爐中由步進(jìn)梁一步一步地將它移向出料端；2.步進(jìn)梁正常向前一步的行程為600mm；3.為了防止?fàn)t內(nèi)最前面的板坯越位而碰到出料爐門上，甚至掉下來，所以在距出料端側(cè)墻上設(shè)有γ射線檢測(cè)器，用來控制步進(jìn)梁停止前進(jìn);4.步進(jìn)梁的移動(dòng)，以及步進(jìn)梁作上下周期性的運(yùn)動(dòng)均由計(jì)算機(jī)控制。加熱區(qū)的控制對(duì)象(續(xù))加熱爐的燃燒控制1.由計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)定和計(jì)算;2.溫度和流量調(diào)節(jié)器來執(zhí)行其控制功能;3.爐中的板坯按計(jì)算機(jī)設(shè)定的軋制節(jié)奏，用抽出機(jī)從加熱爐中托出已加熱好的板坯;4.通過設(shè)在出爐輥道附近的熱金屬檢測(cè)器器，啟動(dòng)相應(yīng)的輥道運(yùn)轉(zhuǎn)，將板坯送給粗軋機(jī)組進(jìn)行軋制。加熱區(qū)的控制對(duì)象(續(xù))粗軋機(jī)組各設(shè)備的基本設(shè)定項(xiàng)目1.R1，R3和R4軋機(jī)的壓下位置；2.R2軋機(jī)的軋制道次及其各道次的壓下位置;3.大立輥(VSB)和小立輥(E3，E4)的開口度度以及E2小立輥機(jī)架奇數(shù)次的開口度；4.VSB，R1，R4的入口側(cè)導(dǎo)板的位置以及R2軋機(jī)前后側(cè)導(dǎo)板的位置；粗軋區(qū)的控制對(duì)象5.Rl軋機(jī)咬鋼和拋鋼的速度;6.R2和R3軋機(jī)的軋制速度;7.R2軋機(jī)的軋制時(shí)間和反轉(zhuǎn)時(shí)間的設(shè)定；8.R2軋機(jī)前后側(cè)以及R3和R4軋機(jī)入口側(cè)高壓水除鱗噴嘴的設(shè)定；9.粗軋機(jī)組出口側(cè)測(cè)寬儀和測(cè)溫儀的整定等。粗軋區(qū)的控制對(duì)象（續(xù)）帶坯寬度的控制1.根據(jù)在精軋機(jī)組出口側(cè)實(shí)測(cè)所得到的成品帶鋼的寬度，將它反饋到粗軋機(jī)組E3和E4進(jìn)行再設(shè)定，對(duì)帶坯進(jìn)行寬度控制。2.當(dāng)所要求的精軋成品帶鋼的寬度與實(shí)測(cè)寬度差小于精度要求時(shí)，便認(rèn)為達(dá)到了技術(shù)標(biāo)推的要求，此時(shí)便可以停止對(duì)所要求的粗軋帶坯寬度的修正。粗軋區(qū)的控制對(duì)象（續(xù)）R3與R4機(jī)架之間的無張力控制1.在R3與R4機(jī)架上采用了無張力控制。所謂無張力并不是軋件上沒有張力作用，而只是指其張力水平限制在很小和恒定的范圍內(nèi)。2.當(dāng)軋件被R4軋機(jī)咬入之后，便迅速地在R3與R4機(jī)架之間建立無張力控制過程。粗軋區(qū)的控制對(duì)象（續(xù)）在R2與R3軋機(jī)之間的輥道上進(jìn)行游蕩等待的控制1.為了防止本塊帶坯在精軋機(jī)第一架F1之前與前一塊帶坯(已進(jìn)入精軋機(jī)組的帶坯)發(fā)生相碰，在軋件被R3軋機(jī)咬入之前，要進(jìn)行防止碰撞檢驗(yàn)計(jì)算。2.當(dāng)允許軋件進(jìn)入R3軋機(jī)時(shí)才能被R3軋機(jī)咬入，否則軋件就應(yīng)在R3軋機(jī)前面的輥道上進(jìn)行游蕩等待控制。

粗軋區(qū)的控制對(duì)象（續(xù)）精軋區(qū)域各設(shè)備的設(shè)定1.飛剪機(jī)入口側(cè)導(dǎo)板開口度和飛剪剪切方式的設(shè)定；2.高壓水除鱗箱和機(jī)架間噴水制度的設(shè)定：3.精軋機(jī)組各機(jī)架入口導(dǎo)板開口度的設(shè)定，穿帶時(shí)各機(jī)架壓下位置的設(shè)定；4.F4一F7機(jī)架彎輥力和竄輥位置的設(shè)定；精軋區(qū)控制對(duì)象5.精軋機(jī)組最末機(jī)架穿帶速度、加速度以及穩(wěn)定軋制階段軋制速度的設(shè)定；6.各機(jī)架軋制壓力的計(jì)算和壓下位置的設(shè)定；7.活套支持器的平衡力、高度和張力的設(shè)定；8.測(cè)厚儀、測(cè)寬儀、測(cè)溫儀、板形儀及溫度儀的設(shè)定。精軋區(qū)控制對(duì)象（續(xù)）精軋時(shí)厚度自動(dòng)控制1.包括厚度自動(dòng)控制方式的選擇；2.各種厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)中的工藝參數(shù)(軋制壓力、輥縫值、軋機(jī)剛度系數(shù)、油膜厚度、速度、張力等)的計(jì)算和設(shè)定。精軋區(qū)控制對(duì)象（續(xù)）精軋時(shí)的溫度自動(dòng)控制1.精軋機(jī)組出口溫度的自動(dòng)控制；穿帶時(shí)的自適應(yīng)控制；2.當(dāng)帶坯的頭部到達(dá)粗軋R4軋機(jī)后面的溫度計(jì)之后約2s時(shí)的第一次設(shè)定計(jì)算；精軋區(qū)控制對(duì)象（續(xù)）3.帶坯頭部到達(dá)精軋入口測(cè)溫儀前的熱金屬檢測(cè)器時(shí)的第二次設(shè)定計(jì)算；4.當(dāng)帶頭部被F1和F2機(jī)架咬入時(shí)，根據(jù)F1和F2機(jī)架上的實(shí)測(cè)軋制壓力和壓下位置，對(duì)F4一F7機(jī)架的原有設(shè)定值進(jìn)行修正，即為穿帶自適應(yīng)或稱為第三次沒定計(jì)算。精軋區(qū)控制對(duì)象（續(xù)）層流冷卻控制1.帶鋼從精軋機(jī)組中軋出之后，要求在102m長(zhǎng)的輸出輥道上冷卻到所要求的卷取溫度，因此生產(chǎn)過程中采用了高效率的層流冷卻系統(tǒng)。卷取溫度的控制主要是通過層流冷卻系統(tǒng)中的不同冷卻方式來實(shí)現(xiàn)的；2.冷卻控制方式有前段冷卻、中段冷卻和后段冷卻。層流冷卻和卷取區(qū)控制層流冷卻和卷取區(qū)域的控制內(nèi)容如下：(1)各設(shè)備的設(shè)定：輸出輥道的超前率；滯后率、減速率；減速開始點(diǎn)的設(shè)定；卷取機(jī)的側(cè)導(dǎo)板；夾送輥和助卷輥開口度；夾送輥；層流冷卻和卷取區(qū)控制（續(xù)）助卷輥和卷筒的超前率；卷筒的張力轉(zhuǎn)矩；彎曲轉(zhuǎn)矩和加速轉(zhuǎn)矩；卸卷小車提升量等的設(shè)定。(2)卷取溫度的自動(dòng)控制。(3)側(cè)噴水和輸出輥道上冷卻水的控制。層流冷卻和卷取區(qū)控制（續(xù)）(一)系統(tǒng)配置的特點(diǎn)帶鋼熱連軋自動(dòng)化系統(tǒng)特點(diǎn)：1．要求快速控制由于控制對(duì)象是機(jī)電、液壓系統(tǒng)，因此要求快速控制?，F(xiàn)代軋機(jī)設(shè)備控制及工藝參數(shù)的控制周期一般為6—20ms，液壓位置控制或液壓恒壓力控制系統(tǒng)的控制周期小于10ms，機(jī)電設(shè)備控制或工藝參數(shù)(厚度、寬度等)自動(dòng)控制則亦應(yīng)小于20ms。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成2.控制功能眾多，而且集中，以帶鋼熱連軋精軋機(jī)組為例，7個(gè)機(jī)架上集中有：(1)近10個(gè)機(jī)電設(shè)備的位置控制；(2)20多個(gè)液壓位置或恒壓力控制；(3)自動(dòng)厚度控制(前饋、反饋、偏心補(bǔ)償及監(jiān)控AGC)；(4)自動(dòng)板形控制(前饋及反饋閉環(huán)自動(dòng)板形控制ASC(AutomationShapeControl)；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成（續(xù)）主速度(級(jí)聯(lián))控制:(1)6個(gè)活套高度、活套張力控制或無活套控制；(2)精軋機(jī)組終軋溫度控制；(3)自動(dòng)加減速及順序控制?？偣矊⒔?5個(gè)控制回路,因此要求采用多控制器，控制器內(nèi)為多處理器結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成（續(xù)）3．功能之間相互影響由于眾多功能最終的影響都將集中到軋輥、軋件變形區(qū)，因此功能之間相互影響顯著。（1）當(dāng)自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)調(diào)整壓下控制厚度時(shí)，必將使軋制力變化，從而改變軋輥彎曲變形而影響輥縫形狀，最終影響出口斷面形狀和帶鋼平直度(板形)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成（續(xù)）(2)而當(dāng)自動(dòng)板形控制系統(tǒng)調(diào)整彎輻控制斷面形狀及平直度時(shí)，必將改變輥縫形狀而影響出口厚度。(3)當(dāng)終軋溫度控制改變機(jī)架之間噴水或加速度時(shí)，必將使各機(jī)架軋制溫度變化，從而使軋制力變化，最終又將會(huì)影響到出口厚度和板形。因此功能之間要互相高速傳遞補(bǔ)償信號(hào)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成（續(xù)）4．多個(gè)功能需共享輸入和輸出模塊(1)AGC和APC都是輸出控制信號(hào)控制電動(dòng)壓下或液壓推上；(2)活套高度控制和主速度級(jí)都是控制主電動(dòng)機(jī)速度；(3)AGC和ASC都需要軋制力輸入信號(hào)，AGC和APC都需要輥縫信號(hào)。前兩個(gè)特點(diǎn)要求系統(tǒng)采用處理能力強(qiáng)的快速CPU，并采用多CPU控制器及多控制器系統(tǒng)，而后兩個(gè)特點(diǎn)則要求系統(tǒng)具有快速通信能力計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成（續(xù)）

快速處理能力、多個(gè)CPU(多個(gè)控制器)以及CPU與CPU、控制器與控制器之間的快速通信能力，將是配置軋鋼，特別是帶鋼熱連軋分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)所必須考慮的特點(diǎn)，由此必將構(gòu)造出一類特殊配置的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。也正因如此，到目前為止，世界范圍內(nèi)能提供帶鋼熱連軋機(jī)分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的僅有四五家大電氣公司。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成（續(xù)）帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由4級(jí)構(gòu)成：(1)第3級(jí)生產(chǎn)控制級(jí)；(2)第2級(jí)過程自動(dòng)化級(jí)；(3)第1級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)；(4)第0級(jí)數(shù)字AC／DC傳動(dòng)控制級(jí)。也有將0級(jí)和1級(jí)合稱為傳動(dòng)與基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)，這樣的系統(tǒng)也可認(rèn)為由第1級(jí)到第3級(jí)的三級(jí)構(gòu)成。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成（續(xù)）

生產(chǎn)控制級(jí)的基本任務(wù)是本廠生產(chǎn)計(jì)劃的編制，也包括與上游及下游廠之間的生產(chǎn)協(xié)調(diào)(有些系統(tǒng)將此功能放在第4級(jí)生產(chǎn)管理級(jí))，以及板坯庫(kù)管理及鋼卷庫(kù)管理(有些系統(tǒng)將其放到過程自動(dòng)化級(jí)，將板坯庫(kù)管理與加熱爐區(qū)控制相結(jié)合)，過程自動(dòng)化級(jí)的基礎(chǔ)任務(wù)是面對(duì)全軋線，并通過數(shù)學(xué)模型進(jìn)行各個(gè)設(shè)備的設(shè)定計(jì)算，當(dāng)然亦包括為設(shè)定計(jì)算服務(wù)的板坯跟蹤、數(shù)據(jù)采集、模型自學(xué)刁以及打印報(bào)表、人機(jī)界面、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警等。有些系統(tǒng)在這一層上設(shè)立質(zhì)量控制計(jì)算機(jī)，將一些較為復(fù)雜的控制功能(寬度控制、板形控制、卷取溫度控制)放在質(zhì)量控制機(jī)中，當(dāng)然大部分系統(tǒng)還是將控制類功能放在基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成（續(xù)）

傳動(dòng)和基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)的基本任務(wù)是順序控制、