高温板坯立体运输系统设计与研究
压缩空气冷却高温起重电磁铁的设计
关键词 高温 电磁铁 电磁铁 结构 电磁铁冷却 中图分类号 Ｔ ２ 文献标识码 Ａ 文章编号 １０ －７ ８ （０ ７ ０ ００ ｏ Ｍ７ ０ ８ ２ １ ２０ ）２－ ０ ８一 ４
１ 起 重 电磁 铁 结构
电磁铁主要由励磁线圈、 磁轭、 磁极 、 非磁性保 护板 、 出绂盒 、 安装吊链或 吊攀构成 ， 如图 １ 所示 。
机械能 ， 从而达到搬运各种铁磁性物料的 目的。 我国钢铁业的迅速发展 ， 起重电磁的需求量
越来越大 ， 对电磁铁使用性能要求也越来越高 ， 从 电磁铁的使用情况来看 ， 起重 电磁铁可分为吊运 废钢用起重电磁铁 、 吊运成品材用起重电磁铁 、 吊
为了解决这个问题 ， 我们研制开发了压缩空气冷 却型高温起重电磁铁 。下面就此与大家进行一些
讨论 。
起重装置 ， 它广泛应用于冶金、 机械 、 货运、 码头 、 造船等行业 ， 是一种理想 、 安全 、 高效搬运铁磁性 物料的起吊工具 。直流起重磁铁工作时 ， 电源通 过控制部分给电磁铁输入直流 电， 电磁铁产生强 大磁场并对铁磁性物质产生吸力 ， 把电能转换为
Ｉ ｓ ｎｏ ｈ ｏ ｒｓｅ ｉ ｏ ｌ ｇｌｉｈＴ ｍｐｒｔｒ ａｋＵ ｌ ｔｏ ｇ ｅ ｌ ｉ ｆＴ ｅＣ ｍｐ ｅｓｄＡ ｒＣ ｏｉ Ｉ — ｅ ｅａｕ ｅＪ ｃ — ｐＥｅ ｒｍａ ｎ ｔ ｃｇ ｎ ｇ ｃ
Ｙ ｉｓ ｎ ｅＪｎｏ ｇ
热轧工艺流程
热轧工艺流程热轧工艺流程----初学必看1.主轧线工艺流程简述板坯由炼钢连铸车间的连铸机出坯辐道直接送到热轧车间板坯库，直接热装的钢坯送至加热炉的装炉辊道装炉加热，不能直接热装的钢坯由吊车吊入保温坑，保温后由吊车吊运至上料台架，然后经加热炉装炉辐道装炉加热，并留有直接轧制的可能。
连铸板坯由连铸车间通过板坯上料辊道或板坯卸料辊道运入板坯库，当板坯到达入口点前，有关该板坯的技术数据已由连铸车间的计算机系统送到了热轧厂的计算机系统，并在监视器上显示板坯有关数据，以便工作人员进行无缺陷合格板坯的核对和接收。
另外，通过过跨台车运来的人工检查清理后的板坯也需核对和验收，并输入计算机。
进入板坯库的板坯，由板坯库计算机管理系统根据轧制计划确定其流向。
常规板坯装炉轧制：板坯进入板坯库后，按照板坯库控制系统的统一指令，由板坯夹钳吊车将板坯堆放到板坯库中指定的垛位。
轧制时，根据轧制计划，由板坯夹钳吊车逐块将板坯从垛位上吊出，吊到板坯上料台架上上料，板坯经称量辐道称重、核对，然后送往加热炉装炉辐道，板坯经测长、定位后，由装钢机装入加热炉进行加热。
碳钢保温坑热装轧制：板坯进入板坯库后，按照板坯库控制系统的统一指令，由板坯夹钳吊车将板坯堆放到保温坑中指定的垛位。
轧制时，根据轧制计划，由板坯夹钳吊车逐块将板坯从保温坑取出，吊到板坯上料台架上上料，板坯经称量辐道称重、核对，然后送往加热炉装炉辐道，板坯经测长、定位后，由装钢机装入加热炉进行加热。
直接热装轧制：当连铸和热轧的生产计划相匹配时，合格的高温连铸板坯通过加热炉上料辐道运到称量辐道，经称重、核对，进入加热炉的装炉辊道，板坯在指定的加热炉前测长、定位后，由装钢机装入加热炉进行加热。
其中一部分通过卸料辐道运输的直接热装板坯需通过吊车吊运一次放到上料辊道后直接送至加热炉区。
如果炼钢厂可以实现直接热装板坯由上料辊道运送，则可减少部分吊车吊运作业。
板坯经加热炉的上料辊道送到加热炉后由托入机装到加热炉内，加热到设定温度后，按轧制节奏要求由出钢机托出，放在加热炉出炉辐道上。
大型在线液态出渣蓄热式高温硅钢加热炉设计研究和应用
艺， 防止钢 坯高 温段 坯 料 上 表 面 液态 氧 化 铁 流 到水 梁及立 柱形 成结 瘤 ， 坯 料 在 炉 内 步进 过 程 中跑 偏 增
矿
冶
大， 影响 步进机 械正 常运行 ； ５ ） 高 温段 活动梁立 柱 设计 成 “ 伞” 形保 护 结 构 ， 防止 坯料 下表 面产 生 的 液态 渣 顺 着 立柱 下 流 ， 在 活
但未 见在 高牌 号取 向硅 钢 大型在 线液 态 出渣 高温硅
钢加 热炉 中应 用 的 报 道 。此 种 加 热 炉炉 温 高 、 自动 化程 度 高 ， 在应 用 蓄热燃 烧技 术 时 ， 必 须解 决下 列关 键技 术 问题 ：
钢、 低 合金 钢 、 耐 候钢 、 高牌 号无 取 向硅钢 等 ， 也 能加 热低 温 出炉 的取 向硅 钢 ； 高 温 硅 钢加 热 炉 用 于 加热 高温 出 炉 板 坯 （ 取 向硅 钢 如 Ｈ Ｉ Ｂ 和 高 温 出 炉 的 Ｃ Ｇ Ｏ） ， 但 也 能 加 热 低 温 出炉 板 坯 （ 如碳 素钢等 ） 。 为保证 硅钢 ≥１ ５ ０℃ 的温 装 要 求 ， 在 板 坯 库设 ９座
４ ） 蓄 热烧 嘴燃 烧 和排 烟 两 种 工作 状 态 下 ， 能量
流 的平衡 ； ５ ） 炉 膛压 力控 制难 度大 、 效果 不太 理想 ；
６ ） 蓄 热体 寿命 短 、 炉子 检修频 率 高 。
因此 ， 在 迁钢 １ ５ ８ ０ ｍｍ热 轧 硅 钢生 产 线 高 温硅 钢加 热 炉必须 研究 开发 应 用 新 的 技术 ， 应 用好 蓄热
１ 工 艺 概 述
首钢 迁安 钢 铁 有 限 责任 公 司 配 套 完 善 ２ 热 轧
作者 简 介 ： 陈迪安 ，Fra bibliotek硕士 ， 高级工程师 ， 从事热工领域节能减 排 、
中厚钢板MES的研究与设计
中厚钢板MES 的研究与设计沈记全1,2,涂序彦2,汪 萌3(1.河南理工大学计算机学院,河南焦作 454003; 2.北京科技大学信息工程学院,北京 100083; 3.湖北新冶钢有限公司,湖北黄石 435000)摘要:信息化管理是工业企业发展的必然趋势.MES 是工业综合自动化系统流程的关键环节.作者结合中厚钢板的繁琐生产过程和复杂工艺特点,详细地论述了中厚钢板生产的业务流程建模、生产计划生成、板坯跟踪功能设计、数据采集功能的实现以及整个MES 的性能等设计,并分析了中厚钢板制造执行系统MES 的关键问题,以供设计、实施类似系统的技术人员参考.文章最后给出了具体的应用实例.关 键 词:中厚钢板;生产制造系统;跟踪;业务流程;OPC中图分类号:TP 391 文献标识码:A 文章编号:1673-9798(2007)04-0457-06Study and design of MES about mediu m and thick steel p lateSHE N J i -quan 1,2,T U Xu -yan 2,WANG Meng 3(1.Henan Polytechnic U niversity,school of co m puter science and technology,J iaozuo 454003,China;2.U niversity of Science and Technology B eijing,School of Infor m ation and Engineering,B eijing 100083,China;3.Hubei xinyegang ltd .Huangshi 435000,China;)Abstract:Enter p rise inf or matizati on is the only outlet f or the persistent devel opment of enter p rise .MES is a key part in the integrated of p r ocess industry .Based on the comp lex technol ogy and tedi ous p r ocess of medium and thick steel p late,the paper detailed analyzesmain p r oble m s and technol ogies on the design ofMES (Man 2ufacturing Executi on Syste m s )about medium and thick steel p late,such as modeling of operati on fl ow,crea 2ting of p r oduce p lan,designing of functi on of p late tracking,realizing of functi on of data collecting and per 2for mances of whole MES,etc .These p r oble m s and technol ogies can p r ovide references t o the technol ogy per 2s onnel who will design or i m p le ment the rese mble syste m.I n the end,the paper gives an app licati on instance ofMES .Key words:mediu m and thick steel p late;MES,track,operati on fl ow;OLE for Pr ocess Contr ol 0 引 言中厚钢板作为重要的钢铁产品之一,是工业生产中不可缺少的重要材料,被广泛用于国防、交通运输、能源、建筑等行业.从一定意义上讲,它的生产工艺水平和产品质量代表了一个国家钢铁工业的发展水平.因此,研究设计一种符合中厚钢板生产的制造执行系统(manufacturing executi on sys 2te m s,MES ),对提高中厚钢板的生产自动化程度和企业管理水平以及推动我国制造业信息化的快速发展具有很重要的现实意义.第26卷第4期2007年8月 河南理工大学学报(自然科学版)JOURNAL OF HE NAN P OLYTECHN I C UN I V ERSI TY (NAT URAL SC I E NCE ) Vol .26 No .4Aug .20073收稿日期:2007-04-26 基金项目:国家自然科学基金资助项目(60374032). 作者简介:沈记全(1969-),男,湖北黄梅人,副教授,主要研究方向为智能控制,企业系统集成等. E -mail:sjq0273@854河南理工大学学报(自然科学版) 2007年第26卷 随着市场经济的不断完善,中厚钢板企业生产逐渐实行以销定产,产品品种多、批量小、交货期短,用户对钢板产品的质量要求更加严格.为了充分满足上述要求,最大限度地提高劳动生产率和经济效益,企业必须实现现代化管理.对于企业信息化建设,是先实施ERP(Enter p rise Res ource Plan2 ning)还是MES,存在着不同的观点.我们认为,对于中厚钢板这种按定单生产、产品结构数据变化频繁的流程企业来说,还是先实施MES比较切合实际.这是因为,MES是一个工厂层的信息系统,介于企业领导层计划系统与生产过程直接控制系统之间,它以当前的视角向操作人员/管理人员提供生产过程的全部资源(原料、半成品、成品、设备、材料、工具和客户要求等)数据和信息,在工厂自动化系统中起着中间层的作用.MES能够根据底层控制采集与生产有关的实时数据,对短期生产作业的计划调度、监控、资源配置和生产过程进行优化.1 M ES一般地,一个MES包括产品跟踪和管理、产品性能分析、数据采集、工序调度、生产单元分配、资源分配、状态管理、过程管理、维护管理、质量管理、文档控制等功能模块,中厚钢板MES也不例外,基本上包含上述各项功能,只是中厚钢板的生产工艺过程繁琐复杂,要想实现中厚钢板的MES,并非是件容易的事情.下面结合中厚钢板的生产工艺过程对中厚钢板MES设计中的一些关键问题和技术进行分析和研究.1.1 中厚钢板的生产工艺中厚钢板的生产工艺过程一般包括如下工序:板坯质量检查与验收、加热、除磷、轧制(中厚钢板的轧制为来回往复轧制、在板坯需要控冷轧制时就存在多块板坯交叉轧制的工艺及有时为了保证轧件成品规格还需虚道次工艺)、控冷、矫直、冷床冷却(一般有2～3个冷床以及有时在冷床上钢板还需下线,俗称“甩钢”)、翻板、剪切(切边、切头尾)、收集(钢板检查、探伤、修磨、标志等)、计量、入库等[7].1.2 业务流程建模在MES设计和实施过程中,面临最大的也是最难实施的是业务流程的建模,这就要求我们在项目设计之前一定要充分了解实际的业务流程,分析哪些是合理的、科学的、应该保留的;哪些是不合理的、应该重组的.在业务建模过程中应该遵守以下4个原则:第一,要保证业务流程模型科学性、合理性.第二,采用面向业务人员进行建模方式.第三,结合企业的实际生产组织形式和生产过程,不同企业的实际生产组织形式和生产过程会有较大的区别.第四,提供灵活可扩展的业务流程引擎.业务流程引擎可以对业务流程的运行进行管理,以实现对服务的发现、绑定、调度、执行以及对执行结果的管理,实现面向应用集成的任务协同,为网络环境中的服务以及业务人员之间的协同工作提供支撑.1.3 生产计划的生成中厚钢板的生产计划分两步来完成:首先,生产计划根据定销合同生成一个概要性的生产计划.它规定了所用种种和规格,而具体使用哪个炉号、哪个批号的坯料需要原料操作人员进行匹配生成具体的生产计划(俗称“生产卡片”).这就要求坯料计划管理子系统中除了提供坯料和生产计划的数据录入、查询、修改、删除、统计等基本功能外,还要提供生产卡片的自动生成、维护功能.在生产卡片的自动生成过程中,一定要保证数据的正确性,因为它是整个生产数据的源头.一般在生产卡片自动生成时,需要考虑钢种、板坯的尺寸以及其他的特性,如“试验加厚”等约束条件,生产卡片的维护功能需要解决生产卡片的修改、删除等关键问题,对于还未投入生产的生产卡片的修改、删除不存在什么困难,只需修改对应的坯料数据和生产计划数据即可.对于已投入生产的生产卡片的修改就有一定的难度,这是因为对应的数据已分散到后续的各道工序中.为了确保数据的一致性,除了修改坯料数据和生产计划数据外,还需确定要修改的坯料所处的位置和状态,以便进行修改.1.4 板坯跟踪功能设计板坯跟踪是整个系统的关键,只有跟踪正确才能保证整个系统的正常运行和系统功能的实现.跟踪的主要目的是:使计算机实时地了解板坯在整个轧制生产线上的实际工艺位置及控制状态,以便能适时启动相关的功能程序,并对相关数据进行处理.轧制生产线上同时有多块板坯,每块板坯所处的轧制状态不同,而且这些板坯的规格、钢种可能各不相同,这样不仅要跟踪各块板坯的实际工艺位置,而且各块板坯的数据也得随着板坯的实际工艺位置的移动而存储到相应的数据库中[3].1.4.1 板坯位置和数据跟踪(1)位置跟踪.这里所谓的位置实际上是指板坯处于哪一个跟踪区域范围内,而不是指钢坯具体处在哪一个辊道上,即工艺位置.为了便于计算机跟踪,我们必须人为地把整个生产线分成几个跟踪区域.计算机通过检测H MD /C MD 的P .U.(p ick up )或D.O.(dr op out )信号或一些控制信号来确定板坯是否从一个功能区进入另一个功能区.(2)数据跟踪.板坯在轧制过程中会有大量的数据信息,如板坯的原始数据、加热过程数据、轧制参数数据和板坯跟踪信息等需要处理.由于板坯所处的工艺位置不同,需要存入数据库中的数据多少、数据的内容不尽相同,而且存入的数据库也不会相同.这就要求板坯的实际跟踪数据要随着板坯位置的变化而存入到对应的数据库中.1.4.2 板坯跟踪功能设计需要重点解决的问题(1)跟踪功能区的划分.为了便于计算机跟踪,通常将整个生产线划分为多个功能区,在每个功能区内跟踪程序要对该区域内的板坯进行相应的数据处理,以完成一定的功能.功能区划分的好坏将直接影响着系统的跟踪效果.跟踪功能区的划分原则是根据板坯在辊道上的实际位置和板坯的轧制状态来划分的.整个生产线分成以下跟踪功能区:原料区、推钢区、抽出区、初轧区、待机区、精轧区、放冷区、轧制完了区、矫直区、冷床区、剪切区、半成品区、成品区等等.(2)跟踪逻辑判断.跟踪功能的逻辑严密性是系统的跟踪功能好坏的标志.跟踪程序主要是根据现场的控制信号来确定板坯所处的位置,而现场的控制信号错综复杂,怎么从那么多的现场控制信号中提取有效信号是关键,这主要靠程序的逻辑判断来完成.跟踪程序一般采用下列几种逻辑判断方法:判断信号对应的门标志位和经过标志位;判断辊道运转方向;判断对应的功能区是否有钢坯;系统标志字.(3)数据结构的设计.如何定义数据结构是每一个计算机应用系统的关键,数据结构设计的合理,数据流程就简单明了,系统的性能也就大大提高了.跟踪功能的主要数据结构有跟踪指针表、跟踪索引表等.1.5 数据采集功能的实现数据采集功能负责从底层生产控制系统(如DCS 、P LC 、NC /CNC 和SCADA 或这几种类型的组合)中采集跟踪子系统和管理子系统需要的控制信号和相关数据.目前,比较新的底层生产控制系统都配置有自己的H M I (human &machine interface ),这样可以通过OPC (oLE f or p r ocess contr ol )把采集到的数据传送到对应的子系统;一些老的底层生产控制系统没有自己的H M I,这就需要我们重新配置一个H M I .那么,H M I 如何与底层生产控制系统通信则成为必须解决的问题.一般地,大多数底层生产控制系统提供串行、DP 或T CP /I P 协议中的一种或多种,我们可以通过它们实现HM I 与底层生产控制系统通信.跟踪子系统需要的控制信号有的需要单一信号,有的需要合成信号,有的要求是跳变信号(分上升沿、下降沿),有的要求是状态信号;因此,在进行控制信号采集时,一定要明确信号的类型.此外,在数据采集功能实现过程中,还有一点是必须注意的,那就是高温热检测器信号的有效性检查.跟踪子系统主要是根据现场安装的高温热检测器(H MD )的信号来实现板坯工艺位置的跟踪和轧制过程的控制,所以高温热检测器信号的可靠性十分重要.如果不能有效地排除干扰信号,就会导致跟踪失败和控制失灵,有时甚至会产生事故.从硬件的角度来看,在购买来H MD 时,应对其性能作充分的考虑.同时,对于关键部位的H MD 必须设置备份HMD.从软件角度看,软件程序应专门设954 第4期 沈记全等:中厚钢板MES 的研究与设计064河南理工大学学报(自然科学版) 2007年第26卷 置跟踪信号的有效性检查,尽可能保证跟踪功能不受H MD信号的干扰.1.6 M ES系统的性能中厚钢板MES是一个复杂的、大型的计算机信息管理系统,如何既能保证各子系统的分布性、独立性和高处理性能,又能保证各个子系统间的高速、准确地通信,提高整个系统协调处理能力则成为系统设计的关键;因此,我们应该从以下几个方面保证系统的整体性能.1.6.1 自律分散的系统结构随着计算机技术和工业技术的发展,中厚钢板MES的功能越来越完善,规模越来越大,因此仅靠单一的计算机来完成全部任务几乎不可能.虽然特大型计算机一般能胜任,但其硬件成本高,系统和开发软件不通用,而且应用软件开发成本高,维护困难.一般地,中厚钢板MES往往由多个子系统构成,而子系统又是自律分散的.采用自律分散系统结构既可以实现各子系统间可靠的、灵活的数据交换和共享,又可以实现子系统的自律控制[1,8-9].1.6.2 实时性对于MES来说,系统的实时性是至关重要的,应该从下列方面来确保系统的实时性.(1)高速通信.主节点之间的通信介质尽量采用光纤,主交换机应采用具有1000M接口的产品.(2)高数据处理能力.服务器采用高性能、专用服务器或高性能计算机集群.跟踪程序应采用V isual C++6.0或Java编制.后台数据库采用高性能、高可靠性数据库管理系统,如O racle等.(3)多线程编程.跟踪子系统是整个系统的核心,任务最重,主线程一个运行周期一般较长,这样势必影响整个系统的实时响应速度;因此,把一些相对独立的子功能模块设计为生产线程,就大大提高了系统的实时响应能力.1.6.3 可靠性(1)修正功能的设计.中厚钢板生产错综复杂,系统功能设计得再完善,总是还有错误出现;因此,生产的每道工序中都应该设有对应的手动修正功能.修正功能是跟踪系统的一个重要组成部分.(2)关键部位的高温热检测器H MD应该有备份,如粗轧机前和精轧机前都应该配备2个HMD.(3)通信线路应该有备用线路.(4)系统应该具备数据热备功能.(5)关键设备(如主服务器、主交换机等)均配备UPS电源,防止数据的因停电而丢失.1.6.4 同步与异步[2]各个子系统具有独立性和异步性等并行特征,它们之间执行结果互为其他子系统的执行条件,且共享同一数据区等资源问题,因此,子系统之间同步与互斥问题应该解决.1.6.5 可扩展性随着市场经济体制的完善和工业企业的改革,钢铁行业处于不断的发展之中,应用系统必须留有一定的发展扩充空间,以适应系统的扩充和升级,避免软件的结构性变动.同时,在网络规划和硬件选型时,也要提供适应今后发展的较为经济的升级扩充方案.2 应用实例我们结合安阳钢铁公司二轧钢厂的生产实际和中厚钢板的生产工艺特点,构建了一个中厚钢板跟踪管理系统的拓扑结构[2-5],如图1所示.系统的2台主服务器均选用I B M高性能企业级服务器,采用双机热备模式保障系统的可靠性,操作系统选用W indows2003Server,数据库管理系统采用O racle 9i,主交换机和各分交换机之间全部采用4芯多模光纤相连,交换机全部采用Cisco系列产品,其中主交换机接口为1000M,其它交换机采用10/100M自适应产品.系统主要实现了跟踪、数据采集和管理3大功能:2.1 跟踪功能跟踪功能面向生产过程控制,完成板坯跟踪的逻辑判断(安阳钢铁公司二轧厂目前是双机架四辊可逆轧机,跟踪逻辑较单机架四辊可逆轧机更复杂),实现板坯跟踪和数据调度、控制等工作是整个系统的关键.目前,在轧制生产线实现全自动跟踪,精整生产线实现半自动跟踪(所谓半自动跟踪是指板坯的位置由操作工根据板坯的实际位置操作系统提供HM I,而板坯数据则为自动跟踪,即板坯位置跟踪手动、数据跟踪自动)[6].跟踪程序采用V isual Studi o C++6.0编写,为了提高系统的实时性,我们把一些相对独立的子功能模块设计为生产线程.系统一共开辟了4个子线程:pThread [0]负责炉前区数据采集和跟踪逻辑控制;pThread [1]负责初轧机数据采集和跟踪逻辑控制;pThread [2]负责精轧机数据采集和跟踪逻辑控制;pThread [3]负责矫直机数据采集和跟踪逻辑控制.线程格式为:pThread [0]=Afx BeginThread (ThreadPr oc0,GetSafeHwnd (),T HRE AD _PR I O R I TY_NOR 2MAL )其中函数ThreadPr oc0的格式:U I N T ThreadPr oc0(LP VO I D pPara m )2.2 数据采集功能数据采集有2台OPC 服务器负责从对应P LC 中采集系统需要的控制信号和相关数据,然后通过OPC 把采集到的数据传送到主服务器.OPC 是基于COM /DCOM 技术设计的,它规范了工控行业的软件接口标准,提供定制接口和自动化接口2套接口方案.在本系统中,现场的P LC 虽然都是SI E ME NS 产品,但不是同一系列产品,有1台为S5系列产品,有2台为S7系列产品;因此,对于S5系列产品直接采用RS232通信,S7系列产品采用DP 协议通信(只须在对应OPC Server 上安装一块CP5613网卡即可实现通信).2.3 管理功能系统实现了板坯坯料、生产计划、成品、工序调度、能源等管理功能.(1)板坯坯料管理主要负责处理板坯坯料原始数据的录入、修改、删除、查询、分类统计以及生产卡片的生成、发布.164 第4期 沈记全等:中厚钢板MES 的研究与设计264河南理工大学学报(自然科学版) 2007年第26卷 (2)生产计划管理主要负责生产计划的录入、修改、删除、查询、统计等.原先手工管理生产计划时很难掌握每个具体计划的执行、完成情况,而实现计算机管理后,由于信息的一体化管理,很容易统计相应计划的完成情况.(3)产品性能分析功能能够按班别、钢种、规格进行查询,(4)成品管理功能能够按钢种、规格、班别统计当天(月/年)的产量、耗料、退废、吨耗煤气量等与生产密切相关的指标,自动生成生产日报、月报和年报表.同时,还能提供按钢种、批号、规格等查询统计定轧合同轧成率等指标的查询、统计等功能.3 结 论企业信息化是提升像钢铁这样的传统企业国际竞争力的重要手段,是钢铁企业发展的惟一出路.采用先进实用技术对钢铁生产企业实施信息化建设和改造,将大大提高钢铁企业的安全生产、产品质量和管理水准,其中建设MES、P DM、ERP等是企业信息化的主要表现形式.作者根据多年的现场经验和理论研究,给出设计、实施中厚钢板MES的一些关键问题和技术,最后给出了实例.实践证明:安阳钢铁公司二轧钢厂的“中厚板生产线板坯质量跟踪管理系统”的数据通信迅速且准确无误、功能齐全、性能稳定,完全符合中厚板生产管理的要求,同时大大提高了该厂的生产效益和管理水平,加快了企业的信息化进程.参考文献[1] 涂序彦,王 纵,郭燕慧.大系统控制论[M].北京:北京邮电大学出版社,2005.[2] 沈记全,涂序彦.基于并行计算的过程控制系统的研究与实现[J].冶金自动化,2005(4):48-50.[3] 贾宗璞,沈记全.基于网络的计算机过程控制系统的设计[J].计算机工程与应用,2004(8):206-208.[4] 沈记全,吴敏飞,鞠志刚.中厚钢板计算机过程控制系统顺序控制子系统的设计[J].焦作工学院学报:自然科学版,2003,22(3):147-150.[5] 孙本荣等.中厚板生产[M].北京:冶金工业出版社,1993.[6] 沈记全,吴敏飞.中厚钢板计算机过程控制系统跟踪子系统的设计[J].焦作工学院学报:自然科学版,2002,21(3):130-132.[7] 郑雪峰.轧钢计算机控制系统集成技术[J].冶金自动化,2001(3):63-64.[8] T U XUY AN,T ANG T AO.I ntelligent Aut onomous Syste m(I A DS)[C]//Pr oceedings of the2nd I nternati onalWork2shop of I EEE Computer Society on Aut onomous Decentralized.[S.l.]:[s.n.],2002.[9] 沈记全,赵文涛.自律分散过程控制系统的研究与实现[J].工矿自动化,2006(5):38-40.(责任编辑 杨玉东)。
移动床式高温颗粒余热回收装置的传热特性研究
移动床式高温颗粒余热回收装置的传热特性研究炼钢等工业过程会产生大量高温颗粒,其温度高达900℃左右,将这些高温颗粒余热有效回收利用,对高能耗企业实现节能减排具有重要意义。
本文提出一种移动床式高温颗粒余热回收装置,利用移动床原理让空气与高温颗粒逆流流动,实现高温颗粒余热高效回收利用。
采用数值模拟和实验方法,主要研究装置结构参数和工艺参数对颗粒流动及传热特性的影响。
论文包括以下主要内容:(1)对比炼钢炉渣湿法余热回收和干法余热回收方法优劣,分析干法余热回收发展现状,借鉴化工领域移动床原理,提出一种移动床式高温颗粒余热回收装置。
(2)采用斜面实验法、跌落实验法和提拉实验法,测定颗粒之间、颗粒与钢板之间接触参数。
自主搭建小型颗粒流动实验平台,利用CCD高速相机捕捉颗粒下落轨迹,与EDEM软件仿真结果对比,验证实验测定接触参数的准确性和EDEM模型的可行性。
(3)利用EDEM进行数值模拟,研究装置内部分布板结构参数(D、θ、h/H、w/W)对颗粒流动影响,确定影响颗粒下落时间因素主次关系为:D>h/H>θ>w/W,得到颗粒下落时间最长且不堆积的分布板结构尺寸为:D = 30 mm,θ = 76°,h/H= 0.1,w/W=0.75。
(4)设计和自主搭建小型颗粒余热回收装置实验平台,实验研究颗粒与空气传热特性。
实验结果得出:颗粒质量流量0.04 kg/s,空气体积流量108 m3/h,颗粒直径为5 mm、4 mm、3 mm、2 mm时,颗粒直径每减小1 mm,热回收率分别提高1.89%、1.32%、1.03%,表明随颗粒直径减小,颗粒热回收率提高,但提高幅度减缓;颗粒质量流量0.04 kg/s,颗粒直径5mm,空气体积流量为108 m3/h、135 m3/h、162 m3/h、189 m3/h时,空气流量每增加27 m3/h,热回收率分别提高4.49%、3.08%、2.31%,表明随空气流量增加,颗粒热回收率提高,但提高幅度逐渐减小。
热轧过程控制系统集成认识及设计
方向。
地配置生产线设备和三电控 制系统的总体功能分担。
ｂ 与电 ． 气． 仪表和机械 设备的集成设计
集成设计的目的是创建
个满足产品、工艺及质量
一
企业生产管理和控制的 内涵及集成目的
一
一
需 求 ，与 电气、测量系统、 机械设备高度集成 的稳定、
— —
以下关键点展开：高精度的带钢
尺 寸要 求：高标准的表面质量 要
有高产、高速、高温的特点。热轧过程
控制系统是整个热轧 自动控 制的核心 ， 它是以满足热轧产品的尺寸 表面质量
求：轧制工艺的高稳定性（ 产能的
潜力 ） 。最终应满足用户的产品性
能要求。
本文作者营兆刹先生
宝钢股份首席工程师 教授级 高工。
轧 自动控制系统的核心。 热轧过程控制系统集成设计不是信
息、 功能的简单集成． 而是以 满足
在
以板带为主 的钢铁企业 中．热轧 处于承上启下的瓶颈位置 ，它具
分 别是：
产 品要 求为主线进行 ，主要围绕
（） １基础自动化级
（ 般称为设备控 制 一 级） 是生产过程 自动化
性能为 目标 的过程控制业务集成角度 ，
（） ３ 生产制造执行系统 （Ｅ ） Ｍ Ｓ 主要 由区域管理计算机系统完成在线作业计 划和生产调度管理 质量跟踪控制等功 能 。在企业信息化架构中通过它将控制 系统和管理信息系统实现无缝对接。对
于热轧过程控制系统来说 ，它是整个热
品提出工艺相关需求。譬如 ．针对三热
维普资讯
囊镳集纛
ｆ ｌ■Ｔ■●Ｅ
德寨能
关键词：系统集成 控制模型 热轧
板坯连铸结晶器内热状态的有限元分析
毕业论文2150F2精轧机主传动系统设计说明
2150F2精轧机主传动系统设计摘要本次毕业设计的设计对象是2150F2精轧机主传动系统。
轧钢机主传动系统主要由电动机、减速器、齿轮座、连接轴以与联轴节等组成。
对于2150精轧机来说，其轧制要求有较高的精度，板型要有较高的平整度，就要对轧机的各个部件进行精准的设计。
该论文主要以轧机的主传动为主题展开，对轧机主传动的设计就要求对于涉与到传动件的各个部件如电动机、减速器、齿轮座、连接轴、联轴器等进行设计计算，需要对轧机的轧制力、传动力矩和传动功率进行计算，对主电机容量进行选择，对设计好的主减速机的齿轮、轴以与联接轴进行强度校核，直到满足要求。
本文通过几次反复的计算已满足要求。
设计好轧机的尺寸结构以后需要对润滑方式的进行选择，并对轧机的经济性、环保性进行评估。
当各个方面都满足时才是一个合格的设计。
关键词：主传动；设计；校核；减速机;润滑；环保The Design Of The Main Driver Of 2150F2Finishing millABSTRACTThe design of this graduation project is the main drive structure of 2150F2finishing mill. The main drive system of a rolling mill is mainly composed of an electric motor,a reduced, a gear seat,a connecting shaft and a coupling. For the 2150 finishing mill,its rollingrequirements have higher precision,the flatness of the plate must be higher, so it is necessary to carry out precisedesign of each part of the rolling mill.This paper mainly to themaindrive for the theme, design of the m ain drive requires eachcomponent to involvetransmission parts suchas motor, reducer, gear seat and a connecting shaft, coupling des ign and calculation, calculation of rolling force of rolling mill, the required driving torque andthetransmissionpower, the selection of the main thecapacity of motor, reducer design ofthe gear shaft and the connecting shaft and check the strength ,until the meet therequirem ents. After designing the size structure of rolling mill, it is necessary to select the lubrication mode, and evaluate the economi c and environmental protection of the rolling mill. When all aspe cts are satisfied, it is a qualified design.Key words: main drive; design; check; reducer;lubrication; environ mental protection目录摘要IABSTRACTII1 绪论 01.1 轧钢生产的国外发展概况01.2 热带钢连轧机的现状与发展趋势11.3 实习厂情况介绍21.3.1 生产主要设备21.3.2 产品品种21.3.3 本热轧带钢的生产工艺流程22 方案设计52.1 对2150F2精轧机主传动方案进行综合评价与比较 (5)2.1.1 概述52.1.2 方案评价与比较52.2 确定合理的主传动设计方案62.2.1 确定方案62.2.2 轧钢机主传动装置各部分的作用和类型63 主电机容量的选择103.1 轧制力计算103.1.1 设计参数103.1.2 轧辊基本尺寸103.1.3 变形阻力的计算113.1.4 平均单位压力的计算123.1.5 轧制力的计算133.2 传动力矩和传动功率的计算133.2.1 传动力矩133.2.2 电机功率的计算143.3 主电机容量的选择153.3.1 选择电动机容量153.3.2 电机容量校核154 主要零部件强度计算174.1 主减速机齿轮强度的计算 (17)4.1.1 齿轮材料、热处理方式、精度等级和齿数174.1.2 按齿面接触疲劳强度设计174.1.3 按齿根弯曲疲劳强度设计194.1.4 确定齿轮几何尺寸224.1.5 齿根弯曲疲劳强度校核224.2 主减速机轴的强度计算244.2.1 按扭转强度条件初估轴径244.2.2 按弯扭合成强度校核轴的强度245 联接轴计算295.1 相关尺寸295.2 开口式扁头受力分析和强度计算295.3 叉头受力分析和强度计算305.4 万向接轴的许用应力 (31)5.5 轴体切应力的计算 (31)5.6 轴体的许用切应力 (31)6 润滑方式的选择327 安装、试车规程的制定337.1 安装规程的制定337.1.1 轧机安装的工艺流程图337.1.2 施工准备347.1.3 基础验收347.1.4 基准线和基准点设置347.1.5 垫板设置347.2 试车规程的制定357.2.1试车准备357.2.3 安全措施358 环保性与经济性分析378.1 环保性分析378.2 经济性分析37结束语40致41参考文献421 绪论1.1 轧钢生产的国外发展概况中国轧钢生产水平与世界主要生产钢的发达国家比较，技术还相对落后很多。
步进梁加热炉内板坯跟踪的应用
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CISDI钢铁技朮/ wa Nhomakorabea程/能源环保/料‘能制造/产w研究/
热装生产时，热坯料来自连铸车间；冷装生 产时，冷坯料来自板坯库。坯料经核对后，送入 步进式加热炉装炉辗道，按布料图进行定位；装 钢机前移，将板坯推正后，装钢机回位；板坯工 艺参数由轧线计算机送往加热炉计算机，用于加 热炉控制系统；在确定炉内有空位后，装料炉门 打开，装钢机开始动作，前移抬升，将板坯托起 送入炉内，在与前一块坯料间隔〜50mm （可调） 处下降放钢，板坯停稳后，装钢机快速退回原位， 准备重复送钢动作；同时装料炉门关闭，并将装 钢完成信号送往轧线。
炉子传动部分选用西门子1500系列CPU作为 主控制器，通讯网络采用Profibus-DP,包含6个 DP从站系统（ET200SP子站和装出钢码盘）。用 来采集装出钢机、炉门的位置信号和发出控制指 令；釆集步进梁的位置信号和发岀控制指令。
2.2软件流程图
图1软件流程图
如上图，本次整个系统的跟踪，整体思路如 上图，考虑了实际生产遇到的各种情况。
2.3装入板坯控制
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智能制造I 2019年第2期
首先坯子由装钢机装入炉内，需要计算装入 位置。代入跟踪的基准位置。
板坯在装炉辗道定位完成后，在炉内有足够 装钢空位时，炉门打开，启动装钢机，把板坯装 入炉内。在装钢前首先执行板坯推正功能。
装钢机行程控制示意图见下图⑷。
推正前进行程：Qd=L - W； 其中L为装钢机在原点位置时推头的前端至 装炉辗道炉门侧前沿距离。W为钢坯的宽度。Qd 为装钢机推正前进的行程。 推正后退行程：Hd=S — W； 其中S为装钢机推头的前端与装钢机最前端 的长度加150毫米的裕量。W为钢坯的宽度。Hd 为装钢机推正后应该后退的行程。 装钢机推正行程示意图见下图[5]
邯钢2250mm热轧厂提高成材率的研究与应用
281管理及其他M anagement and other邯钢2250mm 热轧厂提高成材率的研究与应用蔡守丹（河钢邯钢邯宝公司热轧厂，河北 邯郸 056000）摘 要：钢铁企业轧钢工序提高成材率是提高经济效益的重要手段之一。
针对邯钢2250mm 热轧生产线，影响成材率的主要因素有炉生氧化烧损、中间坯切头切尾两部分构成。
为了在现有成材率的基础上能够有效提高成材率，重点从降低加热炉氧化烧损和减少中间坯切头切尾率两方面内容，进行分析研究，成材率得到了有效提高，创造了可观的经济效益。
关键词：氧化烧损在炉时间切损量成材率中图分类号：TG333.17 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）24-0281-2 收稿日期：2020-12作者简介：蔡守丹，男，生于1983年，汉族，山东济宁人，本科，工程师，研究方向：板坯热轧生产。
轧钢工序提高成材率是提高经济效益的重要手段之一。
针对邯钢2250mm 热轧生产线，年产量在480万吨，成材率提高后，可以创造可观的经济效益，也是降低生产成本的有效途径。
对标先进生产线，2250mm 热轧生产线，成材率仍有提高的空间。
根据成材率计算公式：成材率=合格品/(投料重量+轧废)*100%，但轧废占比较小，18年轧废只有155.63吨，主要影响金属损失的影响因素是炉生氧化烧损和中间坯的头尾切损量。
通过研究和现场实际应用，对比2018年度，2019年度成材率指标逐步提高，年成材率有97.54%提高到97.97%，平均提高0.43%，全年回收合格产品20258.26吨[1]。
1 降低氧化烧损的技术方案与实施降低氧化烧损，主要解决板坯在炉时间长，加热制度分配，炉内气氛调整，优化板坯出炉温度，炉生氧化铁皮厚度测量分析。
通过分析板坯在炉时间与氧化铁皮厚度对应关系，在炉时间和成材率的对应关系，寻找出合理的在炉时间控制范围，开发出一种步进式加热炉精确控制板坯在炉时间的方法，实现板坯在炉时间可控性，降低氧化烧损。
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安徽工业大学工程硕士学位论文 I 摘 要 随着钢铁工业节能降耗力度的不断增强，热送热装技术也需要不断成熟和完善才能满足行业要求；高温板坯立体运输系统是实现热送热装的一个重要环节。为实现生产连贯性以及节能降耗的要求，板坯输送系统必须具备输送高温大型物件、在板坯库内储运范围呈放射状、便于板坯吊装与输送、横穿马路等功能，因此需要对高温板坯立体运输系统进行开发与研究。 本文针对马钢1580mm热轧生产线，设计和研究了高温板坯立体运输系统，该系统采用辊道输送方式实现热装热送。连铸机生产的板坯以及火焰清理机组处理过的板坯经过旋转、输送辊道运送板坯至重载下降辊道，下降辊道将板坯下降至地下输送辊道，并与之对接；地下输送辊道运送板坯至重载上升辊道，板坯经上升辊道上升至1580mm板坯库内输送辊道，并与之对接；最后输送至板坯加热炉。板坯进入1580mm板坯库区域内，可由工艺行车进行吊装和储运。 高温板坯运输系统设计与研究的目的是直接将连铸坯红送至1580mm热轧加热炉和板坯库，使连铸与热轧之间实现热装热送，缩短板坯加热时间，节约能源；并能保证2250mm热轧钢卷输送道路通畅，解决厂区物流问题；同时该研究是在不降低设备性能和产品质量的前提下降低生产线的投资和运行成本。这将对提高我国炼钢—连铸—热轧一体化技术的发展起到十分重要作用。
关键词: 高温板坯； 立体运输； 炼钢； 连铸； 热轧 安徽工业大学工程硕士学位论文
II Abstract With the steel industry enhancing the efforts to save energy continuously, the hot charging technology needs to be matured and improved to meet the demands of the industry. The high-temperature slab three dimension transport system is an important part in hot delivery and hot charging. The requirements of production continuity and energy saving are that the slab conveyor system must have transporting the high temperature and large objects, storage and transportation database ranging radically in the slab store. Therefore it is needed the development and research for the high-temperature slab three dimension transport system The main content of this paper is the design and study of the three-dimension transport system of the high-temperature slab for Ma steel 1580mm hot rolling production line. The system implements a hot charge and transport by roller conveyor. The slab production from caster and scarfing units is transported to heavy decline roller road by rotating conveyor roller then dropped to underground conveyor roller by the down conveyor roller and docked with it. The slab is transported to heavy load roller by underground conveyor roller then rose to 1580mm inside conveyor roller and docked with it. Finally the slab is transported to the slab reheating furnace. The slab within 1580mm slab store area could be hoisted and transported by the process lane. The purpose of the design and study to the high-temperature slab transport system is to deliver directly the billet to 1580mm hot rolling heating furnace and slab library, which achieves hot assembly and transportation between the continuous casting and hot rolling, shortens the slab heating time and saves energy. What’s more, it could ensure 2250mm hot rolled coils smooth transportation and the problem of the factory logistics is solved. At the same time the research was conducted in lower investment and operating costs of the production line without reducing the equipment performance and product quality. This will play a very important role in improving our steelmaking-continuous casting-hot rolling integration technology development.
Keywords: The high-temperature slab; Three dimensional transportation system; Steelmaking; Continuous cast, Hot charge. 安徽工业大学工程硕士学位论文 III 目 录 目 录 ..................................................................................................................................... III 第一章 绪 论 ............................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 研究背景 ......................................................................... 错误！未定义书签。 1.1.1 国内外炼钢—连铸—热轧一体化技术的发展 ... 错误！未定义书签。 1.1.2 连铸坯热送热装技术的应用和发展 .................... 错误！未定义书签。 1.2 研究内容与创新点 ......................................................... 错误！未定义书签。 1.2.1 研究内容 .................................................................. 错误！未定义书签。 1.2.2 创新点 ...................................................................... 错误！未定义书签。 1.3 研究目的和意义 ............................................................. 错误！未定义书签。 1.4 本章总结 ......................................................................... 错误！未定义书签。 第二章 工艺路线和设备组成 ............................................................................................. 8 2.1 工艺路线 ........................................................................................................................ 8 2.2 设备组成 ............................................................................................................... 10 2.2.1 1580板坯库 .............................................................................................. 10 2.2.2 旋转辊道 ................................................................................................... 18 2.2.3 升降辊道 ................................................................................................... 19 2.3 本章小结 ............................................................................................................... 20 第三章 旋转辊道和升降辊道的有限元分析 .................................................................. 21 3.1 旋转辊道架有限元分析 ...................................................................................... 21 3.2 升降辊道升降框架有限元分析 ......................................................................... 24 3.3 本章小结 .............................................................................................................. 27 第四章 重载提升台同步液压系统仿真 ............................................................................ 28 4.1 仿真参数和要求 .................................................................................................... 28 4.2 液压系统原理图和仿真建模 ............................................................................... 28 4.3 仿真结果分析 ........................................................................................................ 30 4.4 本章小结 ................................................................................................................. 36 结 论 ..................................................................................................................................... 37 参 考 文 献 .......................................................................................................................... 38