東北大學(xué)自動(dòng)化鞍鋼實(shí)習(xí)報(bào)告

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1、 東北大學(xué)自動(dòng)化鞍鋼實(shí)習(xí)報(bào)告 目 錄 第一章 引 言 .......................................................... - 1 - 1.1實(shí)習(xí)的目的、任務(wù)、冷軋廠生產(chǎn)控制系統(tǒng) ............................................ - 7 - 3.1 冷軋廠工藝流程及目前設(shè)備介紹 .................................. - 7 - 3.2 2#線酸洗機(jī)組控制系統(tǒng) ......................................... - 1

2、1 - 3.3 冷軋板厚度自動(dòng)控制系統(tǒng) ....................................... - 15 - 第四章 用萬能軋機(jī)軋制鋼軌生產(chǎn)工藝及特點(diǎn) .............................. - 18 - 4.1生產(chǎn)工藝簡介 .................................................. - 18 - 4.2 孔型系統(tǒng) .................................................... - 19 - 4.3 鋼軌的萬能軋制原理 ..................

3、......................... - 21 - 4.4 CS箱形緊湊萬能機(jī)架 .......................................... - 22 - 第五章 鞍鋼計(jì)量廠 ................................................... - 23 - 5.1工廠簡介 ..................................................... - 23 - 5.2生產(chǎn)設(shè)備及工藝流程 ............................................ -

4、 24 - 第六章 實(shí)習(xí)總結(jié) ...................................................... - 25 - 6.1心得體會(huì) ...................................................... - 25 - 6.2建議和意見 .................................................... - 26 - 參考文獻(xiàn) ............................................................. - 26 -

5、 第一章 引 言 1.1實(shí)習(xí)的目的、任務(wù)、內(nèi)容及要求 1.1.1 實(shí)習(xí)目的 生產(chǎn)實(shí)習(xí)是自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。 學(xué)生在較系統(tǒng)地完成了公共基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和部分專業(yè)課的學(xué)習(xí)后，通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和深化學(xué)過的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)理論。學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析現(xiàn)場實(shí)際問題，培養(yǎng)積極探索和不斷進(jìn)取的創(chuàng)新精神，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 學(xué)生通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)，可以進(jìn)一步接觸和認(rèn)識(shí)社會(huì)，提高社交能力，樹立勞動(dòng)觀念、集體觀念、紀(jì)律觀念和創(chuàng)業(yè)精神。 1.1.2實(shí)習(xí)任務(wù) 本次實(shí)習(xí)安排在鞍山鋼鐵集團(tuán)股份有限公司進(jìn)行，主要包括：煉鐵總廠、冷軋廠、大型廠、無縫鋼管

6、廠、計(jì)量廠等。 （1）通過現(xiàn)場參觀，熟悉冶金工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)工藝流程和典型控制系統(tǒng)的構(gòu)成、功能及特點(diǎn)；了解冶金工業(yè)企業(yè)的基礎(chǔ)自動(dòng)化、過程自動(dòng)化、管理自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)組織管理系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、典型設(shè)備。 （2）通過聽取相關(guān)工程技術(shù)人員和企業(yè)管理者的報(bào)告，了解現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的各種管理、工藝、控制現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。 1.1.3 實(shí)習(xí)內(nèi)容 （1） 企業(yè)安全教育 （2） 現(xiàn)場專家和工程技術(shù)人員講課 （3） 參觀考察生產(chǎn)流程 （4） 現(xiàn)場實(shí)習(xí) 通過實(shí)習(xí)，要達(dá)到以下目的： （1） 了解企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)過程的基本特點(diǎn) 了解企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品特點(diǎn)、產(chǎn)品銷路和生產(chǎn)成本。了解企業(yè)生產(chǎn)過程的組織

7、、計(jì)劃、供能、物料配送的特點(diǎn)。了解企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、地位及遠(yuǎn)景規(guī)劃。 （2） 了解企業(yè)生產(chǎn)過程的基本原理、方法、原則 - 1 - 熟悉典型企業(yè)生產(chǎn)工藝流程、主要工藝指標(biāo)。熟悉各種傳動(dòng)設(shè)備、控制設(shè)備和輔助設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)、應(yīng)用場合及使用特點(diǎn)。了解并熟悉各種實(shí)際控制系統(tǒng)和控制方法。分析圖紙和技術(shù)文件。 （3） 如有必要，可以應(yīng)企業(yè)要求，完成一些技術(shù)服務(wù)工作，或提出建議和意見。 1.1.4 實(shí)習(xí)要求 （1） 實(shí)習(xí)紀(jì)律 實(shí)習(xí)為集體活動(dòng)，在實(shí)習(xí)期間實(shí)行統(tǒng)一行動(dòng)、統(tǒng)一指揮。 在場內(nèi)實(shí)習(xí)時(shí)，不得擅自行動(dòng)，按要求穿著實(shí)習(xí)服裝（安全帽、工作服、防護(hù)鞋等）。 在實(shí)習(xí)過程中服從指

8、揮，遵守作息時(shí)間，實(shí)行早中晚點(diǎn)名制度，不得單獨(dú)行動(dòng)。 在實(shí)習(xí)期間，要講文明、禮貌，不得打架、喝酒，未經(jīng)指導(dǎo)教師允許，不得外出。 （2） 實(shí)習(xí)安全 在實(shí)習(xí)全過程的每個(gè)階段時(shí)刻注意自身和他人的安全，遵守實(shí)習(xí)要求中的安全內(nèi)容的實(shí)習(xí)單位的安全制度。遇到突發(fā)事件時(shí)不慌不亂、服從指揮。 （3） 實(shí)習(xí)筆記 每人都需帶筆記本和筆，在講課過程中記筆記，在回住宿地之后整理筆記。指導(dǎo)老師不定期檢查實(shí)習(xí)筆記，實(shí)習(xí)結(jié)束后，需上交實(shí)習(xí)筆記。 （4） 乘車 由于實(shí)習(xí)地點(diǎn)在外地，路程較遠(yuǎn)，需要乘坐汽車，往返廠內(nèi)實(shí)習(xí)時(shí)也統(tǒng)一乘車往返，因此要求必須聽從指揮，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)紀(jì)律和指令。 乘車前按照分組整隊(duì)，經(jīng)指導(dǎo)教師點(diǎn)

9、名后，等候指令。 上下車時(shí)做到有秩序，服從安排，注意謙讓，互相幫助，保持車內(nèi)衛(wèi)生。 （5） 住宿 參加實(shí)習(xí)的所有人員在實(shí)習(xí)期間都必須在住宿地住宿，不允許擅自離開，絕對(duì)不允許夜不歸宿。 保管好自己隨身攜帶的物品，特別是貴重物品要妥善保管。 （6） 就餐 實(shí)習(xí)隊(duì)負(fù)責(zé)聯(lián)系辦理就餐卡（每卡預(yù)存50元，由各寢室長負(fù)責(zé)收取，在領(lǐng)取多 - 2 - 功能卡、房間鑰匙時(shí)一起繳納；按照鞍鋼實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司生活服務(wù)分公司的要求，食堂收取實(shí)際發(fā)生的就餐費(fèi)用15%的管理費(fèi)，該費(fèi)用由就餐人員自己承擔(dān)；自己準(zhǔn)備餐具。） （7） 衛(wèi)生 為保持、維護(hù)東北大學(xué)形象，要求全體同學(xué)保持環(huán)境衛(wèi)生，包括汽車、

10、駐地和實(shí)習(xí)工廠。在車內(nèi)、寢室內(nèi)和工廠內(nèi)禁止吸煙，要注意個(gè)人形象、個(gè)人衛(wèi)生和寢室衛(wèi)生。 個(gè)人要注意飲食、飲用水的衛(wèi)生，不得食用（飲用）來路不明、變質(zhì)的食品、飲料，防止腹瀉、急性腸炎、肝炎等突發(fā)疾病。 汽車內(nèi)和實(shí)習(xí)工廠的衛(wèi)生由全體同學(xué)自行負(fù)責(zé)。 駐地的寢室衛(wèi)生，由各寢室同學(xué)負(fù)責(zé)打掃。 1.2實(shí)習(xí)單位概況 1.2.1 鞍山鋼鐵集團(tuán)公司簡介 鞍山鋼鐵集團(tuán)公司總部坐落在遼寧省鞍山市，鞍山地區(qū)鐵礦石資源豐富，已探明的鐵礦石儲(chǔ)量約占全國儲(chǔ)量的四分之一。周圍還蘊(yùn)藏著豐富的菱鎂石礦、石灰石礦、粘土礦、錳礦等，為黑色冶金提供了難得的輔助原料。中長鐵路和沈大高速鐵路穿過市區(qū)，大連港、營口港、鲅魚圈

11、港與海內(nèi)外相通，交通運(yùn)輸條件便利。 鞍鋼始建于1916年，前身是日偽時(shí)期的鞍山制鐵所和昭和制鋼所。1948年鞍鋼成立，是新中國第一個(gè)恢復(fù)建設(shè)的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)和最早建成的鋼鐵生產(chǎn)基地，被譽(yù)為“中國鋼鐵工業(yè)的搖籃”、“共和國鋼鐵工業(yè)的長子”。60年來，鞍鋼為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出了巨大貢獻(xiàn)，累計(jì)生產(chǎn)鋼3.81億噸、鐵3.75億噸、鋼材2.77億噸；上繳利稅1245億元，相當(dāng)于國家對(duì)鞍鋼投入的23倍。鞍鋼累計(jì)向祖國各地輸送了近6萬名優(yōu)秀干部、工程技術(shù)人員和技術(shù)工人，為各地培養(yǎng)了11萬余名各類人才。經(jīng)過六十年的建設(shè)和發(fā)展，目前鋼鐵主業(yè)已形成鞍山、鲅魚圈、朝陽三大生產(chǎn)基地的發(fā)展格局，具有鋼、鐵、鋼材2500

12、萬噸的綜合生產(chǎn)能力，成為以汽車板、家電板、集裝箱板、船板、重軌、石油管、管線鋼、容器板、冷軋硅鋼等為主導(dǎo)產(chǎn)品的精品鋼材生產(chǎn)基地。能夠生產(chǎn)16大類鋼材品種，120個(gè)產(chǎn)品細(xì)類，600個(gè)鋼牌號(hào)，42000個(gè)規(guī)格的鋼材產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域。 鞍鋼全面通過ISO9002質(zhì)量體系認(rèn)證，船用鋼通過9國船級(jí)社認(rèn)證，石油管通過 - 3 - API認(rèn)證，建筑材料通過英國勞氏公司CE標(biāo)志認(rèn)證書，鋼鐵主體通過ISO14000環(huán)境管理體系認(rèn)證和OSHMS職業(yè)安全健康管理體系認(rèn)證。鋼材產(chǎn)品按國際先進(jìn)水平標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)有了可靠保證。 鞍鋼將認(rèn)真落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，加快推進(jìn)“四個(gè)轉(zhuǎn)變”，即在長大方式上，從

13、投資新建為主向投資新建與兼并重組并重轉(zhuǎn)變；在產(chǎn)業(yè)布局上，從內(nèi)陸發(fā)展向沿海發(fā)展和國際化經(jīng)營轉(zhuǎn)變；在自主創(chuàng)新上，從核心技術(shù)的“追隨者”向“領(lǐng)跑者”轉(zhuǎn)變；在對(duì)外輸出上，從單一的產(chǎn)品輸出向技術(shù)輸出和管理輸出轉(zhuǎn)變。到2015，實(shí)現(xiàn)“全面騰飛”奮斗目標(biāo)，即：年產(chǎn)鋼進(jìn)入世界鋼鐵行業(yè)前10位，成為鋼鐵業(yè)特強(qiáng)、多角化產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有國際競爭力，能夠引領(lǐng)世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展的特大型跨國集團(tuán)。 1.2.2 鞍鋼股份有限公司簡介 鞍鋼股份有限公司成立于 1997 年 5 月 8 日，注冊(cè)資本為 72.34 億元。2008 年度，鞍鋼股份生產(chǎn)鐵 1607.82 萬噸，生產(chǎn)鋼 1599.69 萬噸，生產(chǎn)鋼材149

14、8.49萬噸。按中國企業(yè)會(huì)計(jì)準(zhǔn)則，鞍鋼股份截至 2008 年 12 月 31 日止年度，營業(yè)收入為79.616 百萬元，利潤總額為 3,842 百萬元，凈利潤為2,989 百萬元，基本每股收益為0.413元，全面攤薄凈資產(chǎn)收益率為 5.63% 。截至 2008 年末，鞍鋼股份總資產(chǎn)為 92,179百萬元，股東權(quán)益為 53,103 百萬元，每股凈資產(chǎn)為 7.34 元。 鞍鋼股份擁有鞍鋼集團(tuán)全部焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等整套現(xiàn)代化鋼鐵生產(chǎn)工藝流程及相關(guān)配套設(shè)施，并擁有了與之配套的能源動(dòng)力系統(tǒng) ，實(shí)現(xiàn)了鋼鐵生產(chǎn)工藝流程的完整性、系統(tǒng)性。鞍鋼股份是國內(nèi)大型鋼材生產(chǎn)企業(yè)，主要業(yè)務(wù)為生產(chǎn)及銷售熱軋板

15、、冷軋板、鍍鋅板、彩涂板、硅鋼、中厚板、線材、大型材、無縫鋼管等產(chǎn)品。 目前，鞍鋼股份有限公司的成員單位有：煉鐵總廠、化工總廠、第一煉鋼廠、第二煉鋼廠、第三煉鋼連軋廠、鋼材加工中心、熱軋帶鋼廠、中厚板廠、無縫鋼管廠、冷軋硅鋼廠、大型廠、冷軋廠、線材廠、第一發(fā)電廠、供電廠、給水廠、燃?xì)鈴S、氧氣廠、計(jì)量廠、設(shè)備處、冶金運(yùn)輸廠、原燃料儲(chǔ)運(yùn)分公司、材料儲(chǔ)運(yùn)分公司、質(zhì)量檢驗(yàn)中心、技術(shù)中心。 - 4 - 第二章 燒結(jié)分廠原料系統(tǒng) 2.1 工藝概述 由于我國的鐵礦多為貧礦，為了使鐵礦中鐵含量增加，便于冶煉，所以在我國大多數(shù)冶煉廠都有燒結(jié)廠或者燒結(jié)車間。燒結(jié)是把鐵礦粉燒結(jié)成塊礦，作為

16、煉鐵原料。燒結(jié)廠是煉鐵原料準(zhǔn)備的中間工廠。燒結(jié)的過程是根據(jù)煉鐵的要求，將細(xì)粒的含鐵原料、熔劑、燃料進(jìn)行配料、混合造球、鋪料點(diǎn)火、抽風(fēng)燒結(jié)，而后再降溫固結(jié)，經(jīng)破碎、篩分、冷卻、整粒后把成品運(yùn)往煉鐵廠。返礦重新參加配料、鋪底和燒結(jié)。燒結(jié)過程的基本原理就是把準(zhǔn)備好的混合料在燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行點(diǎn)火并通過抽風(fēng)的作用，使混合料中的固定碳燃燒，產(chǎn)生高溫，混合物局部軟化或者熔化，發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，生成一定數(shù)量的液相，隨后由于溫度降低，液相冷卻而凝固成塊。 2.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成 鞍鋼西區(qū)燒結(jié)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用三電一體化控制系統(tǒng)，按工藝流程共設(shè)有 14 個(gè) PLC控制站（不包括余熱回收等隨工藝設(shè)備本體帶來

17、的控制站），如圖 1 所示，系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)雙網(wǎng)冗余的設(shè)計(jì)方案完成兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)的生產(chǎn)與控制，所有控制站、操作站、工程師站之間通過冗余以太網(wǎng)連接；各變電所及控制室之間的以太網(wǎng)通過光纖連接。配料秤、計(jì)量秤與相應(yīng)的 PLC 控制站之間的數(shù)據(jù)交換通過 Profibus-DP 通信網(wǎng)絡(luò)完成；變頻器與相應(yīng)的 PLC 控制站之間的數(shù)據(jù)交換通過 MB+通信網(wǎng)絡(luò)完成。整個(gè)控制系統(tǒng)分別完成燒結(jié)機(jī)及環(huán)冷機(jī)系統(tǒng)控制，含鐵原料接受系統(tǒng)控制，配料系統(tǒng)控制，制粒與成品篩分控制，除塵卸灰控制，主抽風(fēng)機(jī)控制等。各 PLC 控制站分別放置在主電氣樓配電室，原料庫配電室，配料配電室，成品配電室及燃料配電室。硬件配置主要有主機(jī)架

18、、擴(kuò)展機(jī)架、電源、CPU 模塊、接口模塊、以太網(wǎng)通信模塊以及數(shù)字量和模擬量輸入/輸出模塊等。軟件設(shè)計(jì)主要分為電控和儀控兩大部分，電控部分完成系統(tǒng)有關(guān)數(shù)字量的聯(lián)鎖與控制，儀控部分完成相關(guān)模擬量的轉(zhuǎn)換，計(jì)算和 PID 控制，如圖2-1所示。 - 5 - 圖2-1鞍鋼燒結(jié)2328平方米工程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置示意圖 2.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能 2.3.1配料系統(tǒng)的自動(dòng)控制 將燒結(jié)用的新原料，混勻礦、熔劑、生石灰。燃料等與冷返礦按要求的配比進(jìn)行自動(dòng)給料的過程稱為配料系統(tǒng)的自動(dòng)控制。 排料量設(shè)定值的確定所謂干配比是指按照燒結(jié)礦的化學(xué)成分以及高爐對(duì)燒結(jié)礦的要求，經(jīng)計(jì)算

19、求出的各種原料之間配合比例（干量）。濕配比是指各原料的濕料量與總配料量（濕量）的比例。根據(jù)干配比和水分率經(jīng)計(jì)算求出各種原料的濕配比，再根據(jù)制?；旌狭喜哿衔恢枰?，確定的總配料量可求出每臺(tái)配料秤排料量的設(shè)定值。 WSj ＝ WTS2 HKj （2.1） 式2.1中：WSj 為第 j 個(gè)貯礦槽排料量設(shè)定值；WTS2 為總配料量；HKj 為第 j 個(gè)貯礦槽濕配比；j 為貯礦槽編號(hào)。其中總配料量 WTS2 是根據(jù)制粒室混合料槽料位控制計(jì)算得到或由操作工根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況人工設(shè)定的。 2.3.2 配料系統(tǒng)的控制方式配料系統(tǒng) 具有如下幾種控制方式：

20、1）由 PLC 進(jìn)行設(shè)定值控制 PLC 完成濕配比及排料量設(shè)定值的計(jì)算后，將此信號(hào)送給配料二次表作為設(shè)定信號(hào)，由配料二次表完成閉環(huán)控制。PLC 輸出的料量設(shè)定值信號(hào)，既可以經(jīng)過自動(dòng) - 6 - 運(yùn)算得到，也可以在操作站上進(jìn)行手動(dòng)設(shè)定。配料二次儀表根據(jù)排料量設(shè)定值和測量值進(jìn)行 PI 控制運(yùn)算，由 PLC 輸出控制信號(hào)給變頻器完成配料系統(tǒng)的自動(dòng)控制。 2）配料儀表單機(jī)閉環(huán)控制 單機(jī)閉環(huán)自動(dòng)控制是在配料秤二次表面板上直接設(shè)定排料量設(shè)定值，由配料二次儀表完成單機(jī)自動(dòng)配料。 3）直接由 P 比進(jìn)行速度控制 在操作站上手動(dòng)設(shè)定變頻器的速度值，由 PLC 直接輸出

21、此速度設(shè)定信號(hào)給變頻器，完成手動(dòng)給料控制。 第三章： 冷軋廠生產(chǎn)控制系統(tǒng) 3.1 冷軋廠工藝流程及目前設(shè)備介紹 3.1.1工藝流程介紹 由現(xiàn)場技術(shù)人員介紹的冷軋2#線的工藝流程如下圖所示，擁有150萬噸的生產(chǎn)能力，原料厚度3.0mm的鋼板，通過扎制后的成品在0.4mm左右。在工序上，通過酸洗除去原料表面的雜質(zhì)；通過平整機(jī)組使得鋼板表面獲得良好的平面面貌；通過重卷機(jī)組將大卷分為若干小卷，滿足客戶需要。整個(gè)生產(chǎn)流程均擁有較高的自動(dòng)化水平，特別提到激光焊機(jī)，全自動(dòng)無人，是保證整個(gè)扎制過程不間斷進(jìn)行提供了重要的工序。 圖 3-1 冷軋廠工藝流程圖 - 7 -

22、 3.1.2冷軋廠現(xiàn)有控制設(shè)備介紹 由于設(shè)備引進(jìn)和改造的時(shí)期不同, 彼此自動(dòng)化水平相差很大，且控制設(shè)備不統(tǒng)一，具體情況如下。 硬件設(shè)備 （1） 鹽酸再生 3臺(tái)SIEMENS S5-115U PLC，兩臺(tái)pc32-T,操作系統(tǒng)為 Windows For Workgroup，使用Wonderware公司的Intouch軟件包開發(fā)監(jiān)控 應(yīng)用程序。 （2） 鹽酸洗 3臺(tái)瑞典Sattcon31 PLC，分別負(fù)責(zé)頭、中、尾部全線控制，鹽 酸拉矯機(jī)采用GETexas PC，LYNXOS2.1.0操作系統(tǒng)，鹽酸焊機(jī)使用1臺(tái) SIEMENS S5-135U PLC。 （3） 連軋機(jī)

23、 14臺(tái)連軋機(jī)14臺(tái)SIEMENS MMC216多微機(jī)，BD216 操作系統(tǒng),用 PL/M286語言編程。 （4） 罩式退火爐 4座EBNER爐采用3臺(tái)SIEMENS S52115U PLC。 老24座N2爐 1臺(tái)IPC610,CPU80386,MS DOS 6.0 操作系統(tǒng), 用GW BASIC編 程,并通過3964R軟件包與1臺(tái)SIEMENS S52135U PLC相連組成控制系統(tǒng)。 新36座LOI爐 1臺(tái)PC322R,CPU80486,DRDOS系統(tǒng),用Turbo Pascal編程,通 過ARC-NET網(wǎng)與18臺(tái)SIEMENS S5-115U PLC相連構(gòu)成系統(tǒng)。 較新

24、36座LOI爐 1臺(tái)PC32-20，CPU 80386 ,ConCurrent Dos操作系統(tǒng),用 Turbo Pascal編程, 通過3964R軟件包與BCU(DDC控制器)通信。 (5) 平整機(jī) 5臺(tái)SIEMENS MMC286多微機(jī),BD286操作系統(tǒng),用PL/ M286語言編 程。 (6) 剪切線 1#剪切線由3臺(tái)S5-135U PLC和1臺(tái)SIEMENS SIMADYND組成，1 # 剪包裝線由1臺(tái)S5-115U PLC完成自動(dòng)包裝；2#剪切線采用1臺(tái)S5-135U PLC 控制；3#剪切線用1臺(tái)S52155U PLC控制；縱向剪切線采用美國GETexas PC

25、 機(jī)，LYNXOS操作系統(tǒng)，用3COM網(wǎng)卡，采用TCP/IP協(xié)議。 網(wǎng)絡(luò)通信 如上所述，鹽酸洗、鹽酸焊機(jī)、EBNER罩式爐、連軋機(jī)、平整機(jī)、1#剪切線(含包裝線)、2#剪切線、3#剪切線均無上位機(jī)，給系統(tǒng)連網(wǎng)帶來了困難，遵循可靠、實(shí)用、節(jié)約的原則，在CIMS系統(tǒng)和底層工控機(jī)或PLC間，配置若干臺(tái)PC機(jī)。這些PC機(jī)的主要功能是從下面采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),處理后打包送到CIMS系統(tǒng)的ORACLE數(shù)據(jù)庫 - 8 - 中, CIMS系統(tǒng)收到這些數(shù)據(jù)后，再作相應(yīng)的功能處理。這些新增的PC機(jī)，我們稱為LEVEL-2系統(tǒng)，它起到1個(gè)Gateway (網(wǎng)關(guān))的作用，即把應(yīng)用不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)，通過Ga

26、teway的翻譯連起來, LEVEL-2通過HUB連到IBM RS26000上，構(gòu)成 Client/Server結(jié)構(gòu)。LEVEL-2 與底層通信通過RS232口，采用點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式，協(xié)議為RS232。 圖3-2 冷軋廠系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖 控制系統(tǒng)軟、硬件 LZ-CIMS底層控制系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)控制的前提下,完成數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸。底層數(shù)據(jù)是CIMS的基礎(chǔ)，底層通信設(shè)計(jì)的好壞決定了CIMS的成敗。在軟、硬件總體構(gòu)想上，力求簡練、開放、通用，盡量減少今后應(yīng)用系統(tǒng)的維護(hù)量，延長應(yīng)用系統(tǒng)的生命周期。 (1) 鹽酸再生和鹽酸洗 1) 鹽酸再生 為了不影響再生機(jī)組現(xiàn)有的P

27、C32-T安全性能，新增PC Server機(jī)直接與3 臺(tái)S5-135U通過點(diǎn)到點(diǎn)通信來交換信息，它與原PC32-T在功能上互不干擾,增強(qiáng)了系統(tǒng)的可行性和安全性。 - 9 - 2) 鹽酸洗 因?yàn)辂}酸再生的現(xiàn)有上位機(jī)PC32-T使用Intouch軟件包，通過串行口已能與鹽酸中部Sattcon31交換數(shù)據(jù)，所以鹽酸洗新增PC Server也用Intouch 軟件包與3臺(tái)Sattcon31分別采用點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式來采集數(shù)據(jù)。同樣，焊機(jī)通過RS232口用Intouch采集數(shù)據(jù)。根據(jù)拉矯機(jī)PC機(jī)的特點(diǎn)，可直接掛到HUB1上，通過在新增的PC機(jī)(PC Server)上的ODBC for In

28、formix與之構(gòu)成C/S結(jié)構(gòu)，使拉矯機(jī)上的數(shù)據(jù)先送到PC Server上，處理后再送到RS26000上。在鹽酸洗生產(chǎn)線上還開發(fā)了PC MMI，填補(bǔ)了無監(jiān)視跟蹤畫面的空白。硬件上，PC Server通過以太網(wǎng)，接兩臺(tái)PC MMI；軟件上，PC Server利用Intouch軟件包與PC MMI實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)。 (2) 罩式爐 爐區(qū)分兩個(gè)控制室, EBNER爐和較新LOI爐控制系統(tǒng)在北區(qū)，新LOI爐和N2 爐 在南區(qū)。這樣，南、北兩區(qū)各增加1臺(tái)PC Server，EBNER爐沒有上位機(jī),在其Master S5-115U PLC上插入1塊CP524通信板，與PC Server相連，較新LOI爐

29、上位機(jī)PC32-20和新LOI爐上位機(jī)PC32-R通過修改和增加程序，用來負(fù)責(zé)向RS-232口寫所交換的數(shù)據(jù)。N2爐的上位機(jī)通過3964R通信軟件包, 新增MOXA C104A多用戶卡與PC Server 進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)通信。 (3) 連軋機(jī)和平整機(jī) 連軋機(jī)所用的MMC216是介于S5 PLC和微機(jī)間的一種過渡產(chǎn)品，沒有通用性和開放性，是系統(tǒng)開發(fā)的難點(diǎn)，經(jīng)過反復(fù)研究和試驗(yàn)，依據(jù)Loader Debuger特性，模仿指令，開發(fā)出專用通信軟件包。MMC216的MADI Comp uter(人機(jī)接口計(jì)算機(jī))與PC Server相連。平整機(jī)使用的MMC286是MMC216 的升級(jí)產(chǎn)品, 兩者特性基

30、本一樣, 新增PC Server與MMC286的SOVE Comp uter(設(shè)定值處理計(jì)算機(jī))相連,實(shí)現(xiàn)信息交換。 (4) 剪切線 1 # 、2 # 和3 # 剪切線都采用SIEMENSS5-135U 或S5-155U PLC ，3 條剪切線控制系統(tǒng)相通相容，為此，建立共用的SINEC L2網(wǎng)，S5增加CP5431 通信板與PC Server共同掛網(wǎng)。冷縱剪所用的GE Texas PC直接掛到HUB7上, 具體情況和鹽酸拉矯機(jī)一樣。 LEVEL-2 PC的應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)見圖3.3，共有5個(gè)進(jìn)程組成，輔助若干個(gè)初始表單，其中P0是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的主控進(jìn)程，它負(fù)責(zé)調(diào)度和監(jiān)視P1～P4 進(jìn)程活動(dòng)

31、。 - 10 - P1主要用于同原始數(shù)據(jù)打交道的1個(gè)進(jìn)程，該進(jìn)程將根據(jù)信息源表的說明負(fù)責(zé)從原始數(shù)據(jù)源處取數(shù)據(jù)，并把所取數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)或建立中間結(jié)果值表。P2主要處理P1采集來的數(shù)據(jù)并整理后準(zhǔn)備往ORACLE表發(fā)送。P3進(jìn)程負(fù)責(zé)操作ORACLE表，并把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存入ORA2CLE表里。P4進(jìn)程處理應(yīng)用系統(tǒng)出現(xiàn)的錯(cuò)誤信息，并把相應(yīng)信息傳送到屏幕進(jìn)行報(bào)警和提示。[1] 數(shù)據(jù) 庫 數(shù)據(jù)源 圖3-3 應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)圖 3.2 2#線酸洗機(jī)組控制系統(tǒng) 3.2.1 酸洗機(jī)組介紹 酸洗機(jī)組是保證冷軋成品質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備之一。它的主要作用是借助于機(jī)械和化學(xué)的作用，

32、把從熱連軋廠來的帶鋼鋼卷表面氧化鐵皮及污垢去掉，得到表面清潔的帶鋼，避免軋制時(shí)產(chǎn)生缺陷和損壞軋輥。另外，對(duì)在酸洗后要進(jìn)行全連續(xù)軋制的帶鋼進(jìn)行烘干，防止已經(jīng)酸洗好的帶鋼表面重新氧化。 鞍鋼新軋冷軋2# 生產(chǎn)線連續(xù)酸洗機(jī)組由入口段、酸洗工藝段、出口段三部分組成。 入口段主要由步進(jìn)梁、開卷機(jī)、矯直機(jī)、切頭剪、焊機(jī)、入口活套、拉矯機(jī)等設(shè)備組成，主要進(jìn)行帶鋼開卷、切去不合格頭尾、焊接、拉矯等處理。 - 11 - 出口段主要由出口活套、圓盤剪、碎邊剪等設(shè)備組成，主要進(jìn)行帶鋼切邊等處理。 酸洗工藝段主要由酸洗段、漂洗段、帶鋼干燥器、排酸霧系統(tǒng)等設(shè)備組成，主要進(jìn)行帶鋼酸洗、漂洗、烘干等處理。

33、 3.2.2酸洗機(jī)組控制系統(tǒng)生產(chǎn)要求 （1）酸液溫度控制 根據(jù)所生產(chǎn)的帶鋼厚度、寬度和鋼種的不同，對(duì)酸液的溫度要求也不同。對(duì)氧化鐵皮難以洗掉以及較厚的帶鋼，溫度不能太低。因此，酸液由石墨熱交換器通過蒸汽加熱，并設(shè)置相應(yīng)的酸液溫度控制系統(tǒng)，以滿足生產(chǎn)的溫度要求。 (2)加熱/操作循環(huán)轉(zhuǎn)換閥控制 在加熱循環(huán)操作方式下，加熱循環(huán)閥開啟而操作循環(huán)閥關(guān)閉，循環(huán)泵將酸液從循環(huán)罐抽出通過熱交換器加熱后送回到循環(huán)罐中，保持酸液溫度到所要求的操作溫度。在操作循環(huán)方式下，操作循環(huán)閥開啟而加熱循環(huán)閥關(guān)閉，循環(huán)泵將酸液從循環(huán)罐抽出通過熱交換器加熱后送到酸洗槽，酸洗帶鋼。加熱8 操作循環(huán)方式是通過相應(yīng)的加

34、熱8 操作循環(huán)轉(zhuǎn)換閥的切換進(jìn)行轉(zhuǎn)換的。 (3)酸循環(huán)量根據(jù)機(jī)組運(yùn)行速度變化 在酸洗生產(chǎn)時(shí)，循環(huán)泵不斷地將酸液從循環(huán)罐抽出通過熱交換器加熱后送到酸洗槽，對(duì)帶鋼進(jìn)行酸洗。為了達(dá)到較好的酸洗效果，同時(shí)降低生產(chǎn)成本，在控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了根據(jù)機(jī)組運(yùn)行速度變化確定酸循環(huán)供酸量的控制策略。 酸循環(huán)供酸量與機(jī)組運(yùn)行速度之間有函數(shù)關(guān)系：Y=F(x)： F(x)=110 (x≤80) （3.1） F(x)=110+(80-x)0.84 ( 80＜x≤230) （3.2） 上

35、式中，Y為供酸量,m3/h；x 為機(jī)組速度，m/min。 3.2.3 2#線連續(xù)酸洗機(jī)組控制系統(tǒng)組成 鞍鋼新軋冷軋2# 生產(chǎn)線連續(xù)酸洗機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用了先進(jìn)的“基礎(chǔ)自動(dòng)化, 二級(jí)過程控制計(jì)算機(jī)+三級(jí)生產(chǎn)管理計(jì)算機(jī)”的ELC一體化結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了一套功能完備的綜合控制系統(tǒng)。 基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)采用電氣- 儀表一體化設(shè)計(jì)，主要由監(jiān)控操作站、過程控制PLC以及通信總線等組成。 - 12 - 操作站采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的監(jiān)視、操作、報(bào)警、趨勢記錄、報(bào)表打印等。采用SIEMENS 公司W(wǎng)INCC 監(jiān)控組態(tài)軟件，進(jìn)行操作站監(jiān)控操作畫面的組態(tài)編程。 過程控制PLC

36、采用SIEMENS公司S7-400 PLC，用于生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集、回路控制、順序控制以及連鎖等。通過編程器，采用STEP 7語言程序，對(duì)PLC進(jìn)行系統(tǒng)邏輯控制編程。 采用工業(yè)以太網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，進(jìn)行控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信。 整個(gè)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)共設(shè)有四套PLC，即入口鋼卷運(yùn)輸PLC1、入口段PLC2、出口段PLC3、以及工藝段PLC4。酸洗工藝段PLC4 的系統(tǒng)配置，如圖所示，其主要設(shè)備包括：S7-400主機(jī)架；CPU416-2DP 模塊；電源模塊；以太網(wǎng)通信模塊；DP接口通信模塊；ET200M I/O站（包括(IM153-1接口模塊、I/O模塊等）；ET200B 32DI( 輸入模塊

37、；ET200B 16DO輸出模塊。 由于酸洗機(jī)組工藝線布置非常長，使得各個(gè)設(shè)備的檢測和控制點(diǎn)位置距離控制室非常遠(yuǎn)，因此，PLC 系統(tǒng)主要采用了ET200系列遠(yuǎn)程I/O 站，通過Profibus 現(xiàn)場總線與控制室S7-400 PLC相連的結(jié)構(gòu)形式，以利于管線敷設(shè)施工，節(jié)省大量電纜材料，也方便系統(tǒng)調(diào)試。 工藝段酸循環(huán)泵變頻控制器，也通過Profibus現(xiàn)場總線與控制室S7-400 PLC相連。 工藝段現(xiàn)ET200M I/O站設(shè)置位置如下：ET1 1#酸洗槽；ET2 2#酸洗槽；ET3 3#酸洗槽；ET4漂洗槽；ET5 1#酸循環(huán)罐；ET6 2#酸循環(huán)罐；ET7排酸霧系統(tǒng)；ET8 3# 酸循環(huán)

38、罐；ET9冷凝水罐；ET10脫鹽水罐；MCC2工藝段馬達(dá)控制中心。 工藝段現(xiàn)場操作箱ET200B I/O站設(shè)置位置如下：P41 1# 酸洗槽；P42 2# 酸洗槽；P43 3# 酸洗槽；P44漂洗槽；P45漂洗槽。 - 13 - 圖3-4 酸洗工藝段PLC4系統(tǒng)配置 3.2.3 2#線連續(xù)酸洗機(jī)組控制系統(tǒng)主要功能 酸洗工藝段的主要儀表檢測和控制以及電氣邏輯連鎖控制功能有：1#~3#酸洗槽循環(huán)泵控制；廢酸泵控制；酸液濃度控制泵控制；1#~3#酸循環(huán)罐液位檢測；1#~3#酸洗槽熱交換器溫度控制；1#循環(huán)罐Fe+HCL離子濃度檢測；加熱/操作循環(huán)轉(zhuǎn)換閥控制；冷凝水回收電導(dǎo)率檢測

39、；酸循環(huán)流量檢測與控制；漂洗循環(huán)泵、脫鹽水泵、冷凝水泵和漂洗水泵控制；漂洗槽第1段液位和第4段PH值檢測；漂洗槽第5段電導(dǎo)率控制；冷凝水罐、脫鹽水罐和漂洗水罐液位檢測；冷凝水/脫鹽水溫度檢測與控制；帶鋼干燥器風(fēng)機(jī)和熱交換器溫度控制；排酸霧風(fēng)機(jī)和洗滌水泵控制，電導(dǎo)率和液位檢測，預(yù)分離器和凈化塔壓力差監(jiān)視，洗滌水流量檢測； 污水坑液位檢測及污水泵控制；能源介質(zhì)（脫鹽水、冷凝水、生活水、蒸汽、廢酸、再生酸）消耗檢測；1#~3# 酸洗槽、漂洗槽槽蓋控制；酸洗段、漂洗段擠干輥控制。在酸洗機(jī)組生產(chǎn)過程中，通過基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控操作站CRT畫面，操作人員可以隨時(shí)監(jiān)控、了解整個(gè)機(jī)組的過程狀態(tài)，以及各種工藝數(shù)

40、據(jù)、能源介質(zhì)供應(yīng)和設(shè)備運(yùn)行情況等，以便通過鍵盤或鼠標(biāo)進(jìn)行各種相關(guān)操作，完成對(duì)整個(gè)酸洗機(jī)組生產(chǎn)過程的監(jiān)控和操作。 操作站提供了下列主要監(jiān)控操作功能：屏幕菜單顯示；工藝流程圖畫面顯示；過程狀態(tài)顯示；設(shè)備操作方式顯示及選擇；控制回路顯示及選擇；設(shè)定值顯示及給定；過程值顯示；趨勢記錄；報(bào)警；報(bào)表打印。 為便于操作，操作站提供了必要的監(jiān)控操作畫面，其中，酸洗工藝段主要監(jiān)控操作 - 14 - 畫面有：總貌；1# 酸洗槽；2# 酸洗槽；3# 酸洗槽；漂洗槽；帶鋼干燥器；排酸霧系統(tǒng)；酸再生系統(tǒng)（與酸洗機(jī)組生產(chǎn)有關(guān)部分）。 3.3 冷軋板厚度自動(dòng)控制系統(tǒng) 3.3.1 厚

41、度偏差形成的原因 冷軋過程中的帶鋼厚度偏差主要由熱軋?jiān)系暮穸绕钜约袄滠堖^程中產(chǎn)生的厚度偏差構(gòu)成。 （1）來料在熱軋過程中產(chǎn)生厚度偏差的原因有： 1）軋輥偏心； 2）帶鋼頭尾部張力的消失； 3）帶頭和帶尾的溫度差； 4）冷卻系統(tǒng)造成的溫度不均； 5）與運(yùn)輸輥道以及冷卻輥組接觸產(chǎn)生的局部溫度偏差； （2）帶鋼在冷軋過程中產(chǎn)生厚度偏差的主要原因有： 1）支撐輥軸承油膜漂移引起的輥縫變化； 2）軋輥熱變形引起的輥縫偏差； 3）軋機(jī)機(jī)架彈性變形引起的輥縫偏差； 3）軋輥偏心； 5）帶鋼張力波動(dòng)所引起的軋制力變化； 3.3.2 厚度控制原理 （1） 厚度偏差的檢測 目

42、的是掌握軋制過程中每時(shí)每刻帶鋼厚度偏差的大小。 （2） 厚度偏差的消除 根據(jù)厚度偏差大小，計(jì)算出調(diào)節(jié)量，輸出控制信號(hào)，然后根據(jù)控制信號(hào)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成調(diào)節(jié)過程。 - 15 - 圖3-5 厚度控制系統(tǒng) 3.3.3 厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)組成 冷軋機(jī)厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)由反饋控制回路、前饋控制回路、物流控制以及各種補(bǔ)償功能構(gòu)成。自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)的檢測儀表由各機(jī)架入口、出口張力輥，0#機(jī)架前后X射線測厚儀，1#機(jī)架后和4#機(jī)架后各一臺(tái)γ射線測厚儀以及0#機(jī)架前后、4#機(jī)架后各一臺(tái)激光測速儀組成。冷連軋機(jī)組及檢測儀表組成如下圖： 圖3-6

43、3.3.4 控制系統(tǒng)說明 （1）前饋控制 利用入口測厚儀，以設(shè)定值為標(biāo)準(zhǔn)，檢測到未軋制帶鋼的不規(guī)則厚度偏差，將厚度偏差的平均值存入位移寄存器中，并通過該寄存器將這一平均值同步地傳遞給輥縫。對(duì)執(zhí)行元件進(jìn)行相應(yīng)的修正，通過調(diào)整張力來消除來料的厚度偏差。 （2）反饋控制 利用出口測厚儀檢測出口帶鋼的厚度偏差，并取規(guī)定長度上厚度偏差的平均值，把這一平均值轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的修正值，通過調(diào)整張力，把修正值作用于軋制輥縫，以消除軋制厚度偏差。 （1） 物流控制 所謂物流控制就是依據(jù)金屬秒流量相等的原理，利用各機(jī)架的速度變化來消除厚度偏差。 - 16 - 1） 常規(guī)

44、物流控制 V1H1=v2H2=vxHx （3.3） 式中 v-------------帶鋼速度 H------------帶鋼厚度 X------------機(jī)架號(hào) 上式表明，各機(jī)架的壓下量只隨速度變化而變化。嚴(yán)格遵守物流定律，對(duì)于來料厚度控制極為重要。對(duì)1#機(jī)架后厚度偏差的進(jìn)一步控制，也是對(duì)1#機(jī)架速度的反饋控制。該控制環(huán)路記錄1#機(jī)架后所保持的厚度偏差，并跟蹤到2#機(jī)架，同時(shí)對(duì)1#機(jī)架進(jìn)行速度修正。通過2#機(jī)架輥縫變化對(duì)速度修正所引起的張力變化進(jìn)行控制，從而補(bǔ)償1#機(jī)架所遺留的厚度偏差。速度的反

45、饋控制同樣應(yīng)用于2#機(jī)架以及后面的其它機(jī)架，這就是所謂的機(jī)架間常規(guī)物流控制。 2） 擴(kuò)展物流控制 將物流恒定方程進(jìn)一步擴(kuò)展到1#機(jī)架前張力輥組，把軋機(jī)入口段作為無壓下0#機(jī)架，即有下式： v0H0=v1H1=vxHx （3.4） 如果設(shè)定來料厚度為H0,其厚度偏差為ΔH0,相應(yīng)入口速度的補(bǔ)償值為Δv0則形成新的物流相等方程式如下: (v0+Δv0) (H0+ΔH0)=v1H1 （3.5） 已知入口厚度為H0,1#機(jī)架出口厚度為H1,來料厚度存在偏差ΔH0,為了保證1#

46、機(jī)架出口厚度符合要求，必須對(duì)入口速度進(jìn)行修正。這樣入口張力輥就在速度控制下傳動(dòng)，同時(shí)在入口張力輥組和1#機(jī)架之間進(jìn)行張力控制，將速度變化引起的入口張力波動(dòng)轉(zhuǎn)換成1#機(jī)架輥縫的變化，這樣就能保證入口機(jī)架有恒定的帶鋼張力。 （2） 補(bǔ)償功能 1）軋制效率補(bǔ)償 補(bǔ)償軋機(jī)在加減速期間，由于軋制速度變化而影響軋制力變化所產(chǎn)生的厚差，其實(shí)質(zhì)是由于軋制速度的變化而影響軋輥摩擦。 2）卷取機(jī)附加加速度補(bǔ)償 - 17 - 在厚度自控中，厚度偏差的修正導(dǎo)致帶鋼最終出口速度的變化。為了保持軋機(jī)和卷取機(jī)之間的張力恒定，卷取機(jī)應(yīng)根據(jù)軋機(jī)的情況進(jìn)行加速或減速，補(bǔ)償因速度變化而造成的張力波動(dòng)。 3）油膜補(bǔ)

47、償 支持輥采用油膜軸承，油膜的厚度取決于軋制速度和軋制力，這些因素的補(bǔ)償采用特性曲線進(jìn)行。 4）軋輥偏心補(bǔ)償 主要是減少由于軋輥偏心而引起的周期性厚度偏差，這些厚度偏差是由于支持輥磨削或裝配時(shí)軋輥同心度存在差異以及軋輥本身的橢圓度所引起的。它是通過檢測實(shí)際帶鋼出口厚度和負(fù)載軋制力，對(duì)軋制力進(jìn)行修正的一種反饋控制。 第四章 用萬能軋機(jī)軋制鋼軌生產(chǎn)工藝及特點(diǎn) 4.1生產(chǎn)工藝簡介 隨著各國鐵路部門采取高速﹑重載運(yùn)輸方案，對(duì)鋼軌的要求越來越嚴(yán)格。為滿足鐵路部門高精度的要求，各國鋼軌生產(chǎn)廠家對(duì)鋼軌生產(chǎn)工藝﹑生產(chǎn)設(shè)備﹑生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)(2002年12月19日鞍鋼萬能軋制生產(chǎn)線在試

48、車成功）。使得生產(chǎn)出的鋼軌在性能、斷面尺寸、表面質(zhì)量上均有了較大提高。 4.1.1傳統(tǒng)的和先進(jìn)的鋼軌生產(chǎn)工序比較 傳統(tǒng)鋼軌的生產(chǎn)工藝為：平爐（轉(zhuǎn)爐）—→DH真空裝置—→澆鑄鋼錠—→均熱爐加熱—→初軋機(jī)開坯—→冷卻—→上料—→加熱爐二次加熱—→開坯機(jī)開坯—→粗軋—→精軋—→打印機(jī)—→緩冷—→冷卻—→矯直—→探傷—→補(bǔ)矯—→鋸頭鉆孔—→質(zhì)量檢查—→發(fā)貨。 先進(jìn)鋼軌生產(chǎn)工藝為：電爐或轉(zhuǎn)爐—→LF爐—→VD爐—→連鑄—→緩冷—→加熱—→高壓水除鱗—→一次開坯—→二次開坯—→萬能粗軋—→萬能中軋—→二次高壓水除鱗—→萬能精軋—→打印機(jī)—→冷卻—→矯直—→檢測中心（表面檢查、平直度測量、超聲波

49、探傷）—→補(bǔ)矯—→鋸頭鉆孔—→質(zhì)量檢查—→發(fā)貨。 - 18 - 4.1.2傳統(tǒng)與先進(jìn)的鋼軌生產(chǎn)的產(chǎn)品對(duì)比 兩種不同工藝的對(duì)比： 傳統(tǒng)鋼軌生產(chǎn)工藝不能生產(chǎn)50m以上長尺鋼軌，先進(jìn)的鋼軌生產(chǎn)工藝能生產(chǎn)100m以上長鋼軌； 傳統(tǒng)鋼軌生產(chǎn)工藝沒有除鱗設(shè)備，不能很好保證鋼軌表面質(zhì)量，而先進(jìn)的鋼軌生產(chǎn)工藝二次除鱗可保證鋼軌的表面質(zhì)量； 傳統(tǒng)鋼軌生產(chǎn)工藝改造前鋼軌矯直存在矯直盲區(qū)，端頭平直度、端頭扭轉(zhuǎn)較難控制，端頭扭轉(zhuǎn)要靠軋制工序進(jìn)行控制。先進(jìn)的鋼軌生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)了長尺矯直和長尺探傷，可減少矯直盲區(qū)和探傷盲區(qū)； 傳統(tǒng)鋼軌生產(chǎn)工藝加熱爐加熱的鋼坯溫度不均,造成一支鋼軌斷面尺寸的波動(dòng)

50、；成品斷面的對(duì)稱性不理想,軌高、底寬、腹高等尺寸控制精度不高；鋼軌腿端加工不好。先進(jìn)的鋼軌生產(chǎn)工藝用萬能軋機(jī)生產(chǎn)鋼軌，可保證鋼軌的尺寸精度； 先進(jìn)的鋼軌生產(chǎn)的特點(diǎn)： 先進(jìn)的鋼軌生產(chǎn)工藝用萬能軋機(jī)生產(chǎn)鋼軌，表面質(zhì)量好； 先進(jìn)的鋼軌生產(chǎn)工藝在冷床可實(shí)現(xiàn)鋼軌的預(yù)彎，減少矯后鋼軌的殘余應(yīng)力； 先進(jìn)的鋼軌生產(chǎn)工藝可以長尺交貨，從而可減少鐵路部門焊縫數(shù)量，增加行車安全感。 4.2 孔型系統(tǒng) 4.2.1傳統(tǒng)的孔型系統(tǒng) 傳統(tǒng)的孔型系統(tǒng)一般是由一個(gè)梯形孔、三個(gè)帽形孔和五個(gè)軌形孔組成,為提高鋼軌的質(zhì)量,改用了六個(gè)軌形孔,使實(shí)物質(zhì)量得到改善，但仍不能滿足用戶需要。 我國的鋼軌生產(chǎn)在2004年以前均采

51、用上述二輥孔型軋制系統(tǒng)，但用該孔型軋制存在如下問題： 軌頭踏面形狀難以保證。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定軌頭踏面形狀是由兩個(gè)或三個(gè)圓弧形成的,其圓弧半徑是定值,但在二輥的成品孔中,軌頭踏面處于成品孔的開口處,因此成品重軌的軌頭踏面是由自然展寬或有限的限制展寬而形成的，其形狀在溫度高時(shí)是平直的，在溫度低時(shí)呈曲率半徑較小的凸形。用新、舊孔型時(shí)踏面形狀也不同，一根鋼軌的高度不均時(shí)，其形狀也不同，總之用二輥孔型難以精確地保證鋼軌軌頭踏面形狀。 斷面形狀不對(duì)稱。用二輥孔型軋制重軌，從第一個(gè)軌形孔開始到最后一個(gè)成品孔， - 19 - 軋件都是在上下左右完全不對(duì)稱的變形條件下進(jìn)行軋制的。特別是在成品孔中不對(duì)稱的

52、變形條件，常使成品重軌的斷面形狀不對(duì)稱，為使軋出的重軌斷面形狀對(duì)稱，在成品孔中采用下壓軋制，或在車軋輥時(shí)使成品孔的上下腹高不同，或在設(shè)計(jì)孔型時(shí)使成品孔的軌底與腰部中切線不等于90，上邊與腰部小于90，下邊與腰部大于90，以使出成品孔的軋件上下邊與腰部成90的夾角，以便軋出較為對(duì)稱的鋼軌。但仍然有時(shí)由于某種原因使對(duì)稱程度超差。 軌高和軌底的精度較差。軌高尺寸取決于軌頭的局部自然展寬，而自然展寬量取決于溫度、成品孔的壓下量、軋輥表面狀態(tài)。軌底尺寸不僅取決于成品孔的腰部壓下量，還取決于成品前孔軌底部分的開口邊和閉口邊的厚度，在軋制過程中，上述因素是變化的，為保證尺寸精度要靠正確的調(diào)整，稍有不慎，就

53、會(huì)有超差出現(xiàn)。 軌頭和軌底的加工量小，尺寸精度差。進(jìn)第一個(gè)軌形孔的軋件寬度小于成品孔的寬度，軋件的軌底與軌頭部分、特別是軌底面與軌頭踏面直接的壓下量很小，正因?yàn)檫@樣，凡使用二輥孔型軋重軌的廠家都一樣，軌腰的質(zhì)量遠(yuǎn)高于軌頭和軌底，軌腰的機(jī)械性能也優(yōu)于軌頭和軌底。 重軌的平直度較差。因?yàn)槌善房资窃谲夘^處開口，軌頭踏面處于自然展寬，而影響展寬的諸因素中沿重軌長度方向有差異，結(jié)果導(dǎo)致在重軌長度方向的軌高也有差異，這種差異使重軌踏面平直度較差。 總之，用二輥孔型軋重軌，由于其軋制條件和變形條件在客觀上的限制，必然出現(xiàn)上述問題，雖然可以通過各種方法與措施減輕，但不能完全消除，有的問題甚至無法減輕，這

54、不僅影響鋼軌的生產(chǎn)，更影響鋼軌的使用。 4.2.2先進(jìn)鋼軌生產(chǎn)工藝的孔型系統(tǒng) 首先將矩形坯或方坯軋成近似鋼軌外形的帽形，一般在軋成帽形的過程中變形是不均勻的，金屬在軋輥的切楔作用下被強(qiáng)迫寬展形成寬而厚的腿部。為盡量減少不均勻變形，通常采用3～5個(gè)帽形孔，帽形孔配置在二輥可逆開坯機(jī)上。粗軋軌形孔也多配置在二輥可逆軋機(jī)上，軋件在粗軋軌形孔中變形，并逐漸接近成品鋼軌斷面尺寸。初具軌形的軋件在萬能孔中其腰部承受萬能軋機(jī)上下水平輥的切楔作用，其頭部和腿部的外側(cè)承受萬能軋機(jī)立輥側(cè)壓垂直作用。為確保鋼軌頭和底的寬度和側(cè)面形狀，還要在軋邊機(jī)的立軋孔內(nèi)，對(duì)其軌頭和軌底側(cè)面進(jìn)行立軋加工。這樣的孔型系統(tǒng)可以保證

55、鋼軌從粗軋孔到成品孔軋件的變形是均勻的、對(duì)稱的，各部分金屬的延伸也接近相同，這就大大提高了鋼軌斷面尺寸的精度和外形的規(guī)范。 - 20 - 目前常用的萬能軋機(jī)有兩種布置形式，一種為：一架開坯機(jī)價(jià)、一架中間機(jī)架（均為二輥式）、一架萬能可逆機(jī)架（U1）、一架可逆軋邊機(jī)架(E1側(cè)移形)、一架萬能可逆機(jī)架(U2)、一架軋邊機(jī)架（E2）、一架萬能成品機(jī)架(UF)；另一種為：一架開坯機(jī)架、一架中間機(jī)架（均為二輥式）、一架萬能可逆機(jī)架（UR）、一架可逆軋邊機(jī)架(側(cè)移形E)、一架萬能成品機(jī)架（UF與UR相同）。 第一種布置形式鋼軌的軋制道次程序包括：在二輥機(jī)架的軋機(jī)上軋制十個(gè)道次（第一機(jī)架，五個(gè)

56、孔型，七個(gè)道次；第二機(jī)架，三個(gè)孔型，三個(gè)道次），隨后在U1-E1機(jī)架上的三個(gè)可逆道次，軋制過程中軋邊機(jī)架E1進(jìn)行側(cè)移，在U2-E2機(jī)組上軋一個(gè)道次，在UF機(jī)架上為半萬能成品道次。萬能軋機(jī)的總延伸系數(shù)為2.5。 第二種布置形式鋼軌的軋制道次程序包括：在二輥機(jī)架的軋機(jī)上軋制十二道次（第一機(jī)架，五個(gè)孔型，七個(gè)道次；第二機(jī)架，四個(gè)孔型，五個(gè)道次），在U-E機(jī)架上軋制三個(gè)可逆道次，軋邊機(jī)E作側(cè)移，在U-E-UF軋制一個(gè)半萬能道次。萬能軋機(jī)的總延伸系數(shù)為2.0。 4.2.3萬能軋制法有下列優(yōu)點(diǎn)： 軋輥消耗低：軋鋼時(shí)的軋輥消耗為1kg/t鋼軌，軋輥磨損慢，允許軋制的作業(yè)時(shí)間長；少換輥；在水平輥上可以使

57、用能更換的熱裝輥環(huán)；磨損的軋輥易車修，可將寬孔型車成窄孔型，減少軋輥的儲(chǔ)備量。 導(dǎo)衛(wèi)裝置設(shè)計(jì)簡單，易于安裝。 軋輥孔型設(shè)計(jì)簡單，只要稍微調(diào)整一下軋輥的位置就可以利用同一孔型軋制不同規(guī)格的鋼軌。 生產(chǎn)率高：由于斷面尺寸穩(wěn)定，通過調(diào)整軋輥位置就可以補(bǔ)償軋輥的磨損，可以單 獨(dú)調(diào)整軋輥的位置來調(diào)整軋件尺寸，如軌高、軌底寬度和厚度、軌腰厚度、軌頭厚度。 表面質(zhì)量好：由于軋件四面均有壓力，整個(gè)斷面都受直接壓下，特別是在精軋階段，鋼軌表面質(zhì)量好。 由于軋輥和軋件之間的摩擦損失比傳統(tǒng)孔型的摩擦損失低，并有可能進(jìn)行孔型潤滑，故所需軋制動(dòng)力較低。 投資少，生產(chǎn)費(fèi)用低，既能軋制鋼軌，又能軋制Ｈ型鋼。

58、 4.3 鋼軌的萬能軋制原理 - 21 - 在萬能軋制工藝開發(fā)之前，所有的鋼軌都是在傳統(tǒng)的二或三輥式軋機(jī)上軋制的。具有一對(duì)立輥和一對(duì)水平輥的萬能軋機(jī)只用來軋制工字鋼。 用萬能軋機(jī)軋輥和軋邊機(jī)軋輥在鋼軌整個(gè)斷面上所施加的鍛壓作用要比老式的、傳統(tǒng)工藝軋制鋼軌時(shí)所得到的鍛壓作用好。在傳統(tǒng)軋制工藝中，典型的單向壓力不是直接施加在軌頭或軌底。相反，在萬能軋制中，壓力是直接而且主要是壓縮軌頭和軌底，同時(shí)整個(gè)斷面的壓力處于良好的平衡狀態(tài)。 萬能軋制包含在萬能軋機(jī)和與之毗連的軋邊機(jī)中交替地加工成型金屬。在萬能軋機(jī)中，在控制軌腰、軌底和軌頭厚度的同時(shí)，在四個(gè)垂直方向上給軋件施加了大的壓下量。延

59、伸系數(shù)相當(dāng)大，每道次在1.25～1.4之間變化。軋邊機(jī)主要是用來控制軌底的整個(gè)寬度和軌頭側(cè)面及魚尾板腹部的形狀。 在一架半萬能軋機(jī)上得到最后的鋼軌形狀，此半萬能軋機(jī)在軌底一側(cè)有一個(gè)立輥，而兩個(gè)水平軋輥只在軌腰和軌頭側(cè)面上施加一輕微的直接壓力。 4.4 CS箱形緊湊萬能機(jī)架 4.4.1 CS緊湊式萬能機(jī)架的特點(diǎn)為： 1) 具有自動(dòng)精確調(diào)整軋輥功能； 2) 成品的尺寸公差波動(dòng)?。? 3) 在軋制過程可以改變機(jī)架的位置； 4) 裝輥可自動(dòng)找零位； 5) 軋輥輥縫精確的預(yù)設(shè)定； 6) 有過載保護(hù)裝置； 7) 軋輥輥縫能自動(dòng)控制； 8) 壓下系統(tǒng)比電動(dòng)機(jī)械壓下系統(tǒng)更有效；

60、 9) 低的維修費(fèi)用； 10)換輥時(shí)間短，只用25分鐘。 4.4.2使用這種軋機(jī)可帶來的經(jīng)濟(jì)優(yōu)點(diǎn)為： 1) 適合于大型廠； - 22 - 2) 可增加年產(chǎn)量； 3) 生產(chǎn)計(jì)劃可靈活多樣； 4) 適合于小批量生產(chǎn)； 5) 可改善產(chǎn)品質(zhì)量； 6) 較小的投資費(fèi)用； 7) 可減少軋輥投資。 用萬能孔型系統(tǒng)生產(chǎn)出的鋼軌無論從幾何尺寸、表面質(zhì)量均比二輥孔型系統(tǒng)生產(chǎn)出的鋼軌質(zhì)量要好，特別是幾何尺寸（對(duì)稱性、軌頭踏面形狀）。 鋼軌生產(chǎn)廠家要根據(jù)具體情況選擇不同的軋機(jī)布置形式。萬能軋機(jī)的第一種布置形式（七機(jī)架）與第二種布置形式（五機(jī)架）相比，生產(chǎn)出的鋼軌幾何尺寸、表面

61、質(zhì)量要好；但從經(jīng)濟(jì)的角度看，第一種布置形式需用的資金較第二種布置形式要多，而且第一種布置形式需要的場地要大。 合理的工藝，先進(jìn)的設(shè)備，合理的孔型系統(tǒng)，能生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。目前我國的鋼軌生產(chǎn)廠家相繼對(duì)鋼軌生產(chǎn)線進(jìn)行了改造并生產(chǎn)出了質(zhì)量高的長尺鋼軌，使我國鋼軌生產(chǎn)趕上了世界先進(jìn)水平，為我國鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。 第五章 鞍鋼計(jì)量廠 5.1工廠簡介 鞍鋼股份有限公司計(jì)量廠（簡稱計(jì)量廠）始建于 1953 年。計(jì)量廠是鞍鋼的計(jì)量專業(yè)廠。主要從事儀表、衡器、計(jì)算機(jī)等計(jì)控設(shè)備的安裝、調(diào)試、維護(hù)、檢修、檢定等工作。計(jì)量廠是鞍鋼的量值傳遞中心，擁有一批國家授權(quán)的檢定人員和 62 項(xiàng)企業(yè)最

62、高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，可開展 長度、力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、流量、化學(xué)、無線電、時(shí)間頻率、安全環(huán)保等 9 個(gè)專業(yè)的計(jì)量檢定 / 校準(zhǔn)業(yè)務(wù) 。擁有實(shí)驗(yàn)室面積近 1000 ㎡，包括 400 ㎡恒溫恒濕室，東北地區(qū)最大的水流量檢定裝置，6kN 、60kN 和 1000kN 二等標(biāo)準(zhǔn)測力機(jī) 3 臺(tái)， 共有最高標(biāo)準(zhǔn)器具 100 余臺(tái)（套）。 計(jì)量廠負(fù)責(zé)鞍鋼衡器制造及物資計(jì)量工作，具有由省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的衡器制造許可證，鞍鋼使用動(dòng)態(tài)軌道衡、靜態(tài)軌道衡、汽車衡多是計(jì)量廠制造，為鞍鋼生產(chǎn)提供計(jì)量保證。 計(jì)量廠負(fù)責(zé)鞍鋼儀表、衡器、計(jì)算機(jī)等計(jì)控設(shè)備的點(diǎn)檢維護(hù)和保產(chǎn)搶修工作， - 23 - 為鞍鋼生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行提

63、供保障。 計(jì)量廠負(fù)責(zé)鞍鋼高壓電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)、絕緣工具接地試驗(yàn)和電氣控制系統(tǒng)安裝調(diào)試工作。 計(jì)量廠在 2001 年完成了鞍鋼計(jì)量信息系統(tǒng)建設(shè)， 2002 年 1 月 1 日投入運(yùn)行。計(jì)量信息系統(tǒng)的建成，使鞍鋼計(jì)量設(shè)備應(yīng)用和計(jì)量技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展， 促進(jìn)了鋼鐵生產(chǎn)， 為建設(shè)“數(shù)字鞍鋼” 提供全面、及時(shí)、準(zhǔn)確的計(jì)量數(shù)據(jù)。 計(jì)量廠 正向“檢測準(zhǔn)確齊全，控制先進(jìn)可靠，高質(zhì)量長壽命，低成本網(wǎng)絡(luò)化”的計(jì)量工作目標(biāo)邁進(jìn)，為鞍鋼實(shí)現(xiàn)“建精品基地，創(chuàng)世界品牌”的奮斗目標(biāo)做出新的更大的貢獻(xiàn)！ 5.2生產(chǎn)設(shè)備及工藝流程 5.2.1主要生產(chǎn)設(shè)備 電磁流量計(jì)：流量計(jì)測量原理為基于法拉第電磁感應(yīng)定

64、律。流量計(jì)的測量管是一內(nèi)襯絕緣材料的非導(dǎo)磁合金短管。兩只電極沿管徑方向穿通管壁固定在測量管上。線圈勵(lì)磁時(shí)，將在與測量管軸線垂直的方向上產(chǎn)生一磁通量密度為 B 的工作磁場。此時(shí)，如果具有一定電導(dǎo)率的流體流經(jīng)測量管，將切割磁力線感應(yīng)出電動(dòng)勢 E。電動(dòng)勢 E 正比于磁通量密度 B，測量管內(nèi)徑 d 與平均流速 v 的乘積，電動(dòng)勢 E（流量信號(hào)）由電極檢出并通過電纜送至轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將流量信號(hào)放大處理后，可顯示流體流量，并能輸出脈沖，模擬電流等信號(hào)，用于流量的控制和調(diào)節(jié)。 此外還有氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可伸縮夾表器，超聲波流量計(jì)，多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表等。 5.2.2工藝流程 現(xiàn)代計(jì)量包括科學(xué)計(jì)量、法制計(jì)量、工

65、程計(jì)量三方面的任務(wù)?？茖W(xué)計(jì)量的任務(wù)是研制和建立計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)裝置，保證量值傳遞和溯源，為法制計(jì)量和工程計(jì)量提供基本保障。法制計(jì)量的任務(wù)是對(duì)關(guān)系國計(jì)民生的重要計(jì)量器具和商品量計(jì)量行為由政府計(jì)量行政主管部門依法進(jìn)行監(jiān)管，確保相關(guān)量值準(zhǔn)確。工程計(jì)量的任務(wù)是為全社會(huì)的其他測量活動(dòng)進(jìn)行量值溯源提供計(jì)量校準(zhǔn)、檢測服務(wù)。 - 24 - 第六章：實(shí)習(xí)總結(jié) 6.1心得體會(huì) 在整個(gè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)過程中，我深深體會(huì)到鞍鋼工人們的辛苦和為國家建設(shè)的付出，體會(huì)到了腳踏實(shí)地的去做好工作的必要性，這幾天給我的收獲是永遠(yuǎn)難以忘懷的，是我終生受用的財(cái)富。 生產(chǎn)實(shí)習(xí)期間，我們一共參觀了鞍鋼股份公司的燒結(jié)分廠、冷軋

66、廠、大型廠、無縫鋼管廠、計(jì)量廠，分別對(duì)其生產(chǎn)工藝，控制流程進(jìn)行了學(xué)習(xí)和了解。實(shí)習(xí)中有有關(guān)的技術(shù)人員對(duì)我們進(jìn)行講解，分析其工作原理，并帶我們到現(xiàn)場進(jìn)行參觀，切實(shí)感受到了現(xiàn)實(shí)的工作環(huán)境。最重要的一點(diǎn)就是明白了自動(dòng)化存在的意義，那就是為工藝服務(wù)，一旦脫離了工藝，自動(dòng)化就失去了實(shí)際價(jià)值。而看到一個(gè)偌大的廠區(qū)里，幾乎看不到操作工人，見識(shí)了現(xiàn)代工業(yè)的高效率的一面。特別是看軋制重軌時(shí)，就像一條火龍?jiān)谀抢锉寂?，而這些傾注了一代代的鞍鋼人和無數(shù)的科學(xué)技術(shù)人的心血。也激發(fā)了自己將來投身工業(yè)的熱情，那生產(chǎn)過程，帶來了一種說不清的美麗。在實(shí)習(xí)中，發(fā)現(xiàn)了我們現(xiàn)在學(xué)習(xí)的知識(shí)已經(jīng)運(yùn)用到工廠里很多年了，基礎(chǔ)的自動(dòng)化已經(jīng)深入了各行各業(yè)中，感受到自動(dòng)化的發(fā)展的迅猛。當(dāng)現(xiàn)場的師傅介紹他們使用的電氣設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備時(shí)，幾乎都是國外的設(shè)備，特別是西門子最多。說德國的設(shè)備穩(wěn)定耐用。每每聽到這里時(shí)，心里總有一點(diǎn)難過。很多時(shí)候，我們總覺得中國已經(jīng)很好了，但一看到我們的高級(jí)設(shè)備還幾乎都是國外的，那種落差讓人難受。當(dāng)問到為什么使用國外設(shè)備而不用國內(nèi)的時(shí)候，得到的回答是有這有那的毛病。這些問題以前也想過，但沒這