宝武集团八一钢铁股份制造管理部
摘要：平均厚度板是厚度在5-120mm之间的钢板。其生产水平是钢铁工业水平的指标之一。随着产业调整和产业结构的改善，对高质量、高强度、高附加值厚板的需求日益增加。这些高端钢板是通过热处理炉中钢板的二次热处理得到的。钢板加热至预定温度并维持一段时间后，控制钢板冷却速度，对钢板内部结构进行物理化学变化，提高钢板性能，生产各种高附加值钢板。
关键词：中厚板；自动控制；冷却控制；械加工业
目前，虽然中国钢铁工业在数量上取得了突破，但重点项目急需的优质高附加值钢材仍依赖进口。因此，现阶段，我国正处于从钢铁大国向钢铁强国转型的关键时期，重点是提高钢铁工业的生产水平、技术装备水平和管理水平。
一、慨况
随着产业结构的调整和产业结构的改善，普通钢板难以满足日益增长的工业发展需求，如高性能和同等强度度船板板、石油平台、公路和铁路的需求也在增加，焊接裂纹的低强度热压容器板、石油储罐用高强度钢和国防工业用钢等有很大的市场空间。这些优质钢板在热处理炉中二次加热。钢板加热至预定温度并维持一段时间后，控制钢板的冷却速度，对钢板的内部结构进行物理化学变化，以提高钢板性能，生产各种高附加值钢板。从缺乏热处理生产线和在线控制技术落后是中板产品独一无二、质量差的主要原因。因此，从我国钢铁产业全面发展和国内钢铁市场健康发展的角度来看，加热炉过程自动控制技术的研究对国内钢铁企业设备技术的现代化具有重要意义。
二、热处理中厚板市场现状
伴随着机械、发电厂、海洋工程、水电、石油工业、军事装备等领域的迅猛发展，我们对我国热处理产品的质量、规模提出了越来越多的要求。传统工艺材料不适合用户的要求，必须用火、调质热处理来满足用户的要求。中厚板的热方法包括：正火、调质、正火+回火、回火、直接淬火/TMCP+回火等。中厚板热处理的正火板最多，包括正火＋回火，占所有热处理产品的70%。其次是占15%的调质；其他占15%回火。随着我国新建钢铁厂的建设和持续生产，热处理水平越来越高。在热处理方面，如舞钢已成为行业的典型，先进的设备和广泛的规范。大型面板、附加的z性能、多样化的交货条件。
三、案例分析
2008年投产了一家钢铁集团专用轧钢厂厚板生产线热处理炉，主要用于钢板热处理。L1和L2系统组成热处理炉自动控制系统。L1系统分为电气和仪器系统。L2是一个闭环加热温度自动控制系统。随着经济的发展，不再满足产品质量、生产率和生产成本控制的要求。为此，生产线热处理炉对中厚板自动控制的改进进行了研究。以生产线热处理炉中厚板形式及其控制系统，在利用现有硬件的基础上，采用最新的控制思想，对控制软件进行了彻底的研究和优化。提高了自动控制效果。努力最大限度地提高现有硬件的生产能力，提高加热炉内的高效利用率，加快加工速度，从而提高热处理质量，提高生产率，进一步降低能耗，提高效率。
1.具体内容如下：①建立了我国中厚板加工过程中温度计算的数学模型。钢板的温度与钢板的热效应有关。由于钢板的温度不能实时测量，因此钢板表面和内部各点需要建立温度模型来预测钢板的温度。该模型用于计算炉内钢板的温度。采用该模型根据生产所需的温度，根据最佳炉温估算钢板的出炉时间。②钢板根据温度监测结果，制定并规划了各段区板坯转速和炉温动态策略调整，对规格不同、差异较小的典型钢板进行稳定性优化稳定性研究，并寻求加热系统合理及炉温制度。为在线建模提供参考。③为了钢板之间的间距减小，通过提高炉内加热空间的有效利用，进一步优化了模型。④研究了轧辊旋转时持续运行和振动操作系统的不同特点，钢板材料的跟踪，不同特点的温度跟踪。重点研究了炉内钢板的检测跟踪方式和检测位置，为了允许较大范围的检测钢板，中厚板热工系统检测不到薄钢板，不能连续放入炉内的问题得到解决。改进现有控制的L2功能，实现过程参数可视化和功能完整性。⑤整个控制包括PLC01、PLC02、L2、相应自动化系统的硬件和软件、电子仪器系统之间的接口、电气和传输系统之间的接口、自动化系统之间的接口和子程序控制系统，电气仪表与二次人机界面之间的接口程序。如图1所示计算机控制系统的结构。
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2.技术研究。中厚板热处理炉控制系统准确掌握分析生产效率和质量控制缺陷，控制系统改进，生产效率和产品质量提高。主要解决以下三个关键技术问题：①温度控制中厚板热处理模型；②实现中厚板热处理炉后自动控制冷却装置；③中厚板热处理炉轧辊分组方法不合理，钢板进炉后间距大，生产效率低，能耗高。因此，为了减少钢板间距为了解决短钢板占用的加热空间过长问题，炉内有效加热空间提高利用率，有必要对炉内钢板间距进行灵活、有效、安全的自动控制。
3.经济效益。公司每次增加2t热处理板，每小时可节约76元，年效率（万元）=76元×8760h×60%=3900 00元；根据标准版每年10 000 t的计算，合格产品与不合格产品的价格差距为1 800元/t，合格率提高8%，年节约成本（万元）=10000t×8%×1800元/吨=144万元；企业总经济效益年增长率（万元）=390 00元+1 44万元=183.9万元。
四、发展趋势
热处理质量直接影响产品质量。随着工业的发展，对产品质量的要求越来越大。目前，尽管热处理技术取得了相当大的进展，但总体生产技术水平仍然较低，特别是对加工参数控制不力的一些中小企业而言在这种情况下，热处理的发展在很大程度上取决于现场工程师的经验，而且无法准确确定影响金属制品热处理质量的生产过程的数量预测。作为实现热处理工艺的主要设备，热处理炉操作自动化和加热控制的改进近年来已成为一大趋势。随着传感技术和计算机技术的发展，热处理工艺的智能技术逐渐形成，如今，计算机是将知识转化为现代生产力的有力工具，使人们能够摆脱基于经验的落后生产状态，转向预先确定的技术参数发展知识密集型智能热处理技术的关键是将成熟的热处理数学模型与计算机仿真分析相结合，智能热处理是信息时代先进热处理技术发展的指标之一。通过对不同材料的热处理过程进行智能仿真，建立了一个更接近现实的数学仿真模型，从而实现了真实的仿真效果，为热处理过程的发展提供了基础，并进一步实现了对整个热处理过程的在线跟踪和无人自动操作它不仅提高了生产力，减少了能源消耗，提高了产品质量，而且为开发高附加值产品品种奠定了坚实的基础。
热处理可提高中厚板整体质量水平，提高中厚板高强钢比例，满足国内外中厚板高强客户的需求，提高企业竞争力；从产品的角度来看，可以生产更高的规格和更强大的产品，扩大产品的使用范围以满足高端客户的需求。
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