摘要：鋼鐵行業(yè)的發(fā)展趨勢，以智能制造為核心，科技系統(tǒng)為基礎，在競爭日益激烈的鋼鐵行業(yè)里，通過科技創(chuàng)新降低生產成本是必不可少的，但在鋼軋廠中以科技創(chuàng)新為主導的創(chuàng)新項目是比較多的，單從煉鋼到型鋼供給鋼坯這一路線，通過系統(tǒng)傳輸實現(xiàn)對所生產的每支鋼坯的實際重量進行實時跟蹤，從型鋼鋼軋耦合智能定重控制增加隱藏式輥道稱重設備，打破行業(yè)固有的定重稱重方式，做到在線鋼坯支支稱重，并通過稱重數(shù)據(jù)連鎖控制高精度紅外定尺設備，做到定尺實時調整，并通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸至型鋼系統(tǒng)，從而完成鋼軋耦合智能定重，煉鋼、H型鋼的重要經濟指標鋼坯收得率、成材率、定尺率都得到了大幅度提高，為同行業(yè)降本增效做出較大貢獻。

關鍵詞：鋼坯收得率成材率定尺率智能定重

ResearchonIntelligentFixedWeightControlforCoupledRollingofSteelSections

HUANGFeiLEIJing

WuhaiBaogangWantengSteelCo.，Ltd.，WuhaiInnerMongolia，016000China

Abstract：Thedevelopmenttrendoftheironandsteelindustry，withintelligentmanufacturingasthecore，basedonthescientificandtechnologicalsystem，intheincreasinglycompetitivesteelindustry，itisessentialtoreduceproductioncoststhroughscientificandtechnologicalinnovation，butinthesteelrollingmillwithscientificandtechnologicalinnovationastheleadinginnovationprojects，singlefromsteelmakingtosectionsteelsupplybilletthisroute，theactualweightofeachbilletproducedbythesystemtransmissionreal-timetracking，fromthesectionsteel?;rollingcouplingintelligentfixedweightcontroltoincreasethehiddenrollertableweighingequipment，breakingtheindustry'sinherentfixedweightweighing method，Toachieveonlinebilletsupportweighing，andthroughtheweighingdatachaincontrolofhigh-precisioninfraredsizingequipment，toachievereal-timeadjustmentofthesizing，andthroughthedatanetworktransmissiontothesteelsystem，soastocompletethesteelrollingcouplingintelligentweighting，steelmaking，H-beamimportanteconomicindicatorsbilletyield，yield，sizingratehavebeengreatlyimproved，forthesameindustrytoreducecostsandincreaseefficiencytomakeagreatercontribution.

KeyWords：Billetyield；Yieldrate；Sizingrate；Intelligentweightdetermination

烏海市包鋼萬騰3#機連鑄按定尺切割，對應型鋼軋鋼按重量軋制，鋼坯在產出過程中定尺控制不穩(wěn)定鋼軋執(zhí)行標準不統(tǒng)一，坯料交接界面計量不清晰，影響二者技術經濟指標；改造前坯重控制方式，通過“定尺切割+人工抽測”增減長度，然而，工藝、設備等條件變化，鑄坯重量波動范圍大，人工難以進行精準調控；經過調研發(fā)現(xiàn)市場具備成熟的連鑄坯定重技術，并進行實地考察，對烏海市包鋼萬騰3#連鑄生產線具有技術需求和推廣價值，進行立項建設。

1行業(yè)分析與現(xiàn)場問題梳理

1.1行業(yè)分析

（1）因連鑄機以6機6流配置，各流因不同拉速會導致各流鋼坯的重量差異，單純依靠定尺是滿足不了軋機成材率提高的需要，因此，連鑄機必須實現(xiàn)鑄坯精準定重和精準定尺切割。目前，方坯連鑄生產中，國內大部分鋼鐵企業(yè)都采用定尺切割控制方式。采用定重方式切割方坯的主要優(yōu)點：能提高鋼材生產的定尺合格率；在合同額一定的情況下，提高定尺率，從而提高軋鋼車間生產效率。

（2）目前，國內有個別鋼鐵企業(yè)中存在兩種定重切割方式：靜態(tài)稱重和動態(tài)稱重。這兩種定重切割方式均屬于采取切割后稱重控制方式，具有滯后性。所以，需要進一步改善這種具有很大弊端的方法。

（3）連鑄機配套軋鋼廠建立鋼軋聯(lián)動系統(tǒng)，在保證降低軋鋼成本、減少不必要浪費的前提，將鋼坯定重系統(tǒng)納入重點工作，目前在建期間部門將系統(tǒng)推進項目提前規(guī)劃來實現(xiàn)定尺定重目的，保證在型鋼軋制過程中減少切廢及余量過多。

（4）煉鋼廠與軋鋼廠一直以鋼坯定尺進行鋼坯傳遞，在傳遞過程中經常會出現(xiàn)鋼坯定尺長短問題并影響鋼材成材率與通尺率，經現(xiàn)場充分研究，針對現(xiàn)狀建立鋼軋定尺定重智能聯(lián)動系統(tǒng)，將鋼軋重量新系統(tǒng)數(shù)據(jù)形成閉環(huán)調整[1]。

1.2問題梳理

（1）改造前3#機現(xiàn)場只有一臺離線臺秤，人工抽測重量，稱重率低，不能保證鑄坯重量的穩(wěn)定性。（2）人工修改定尺，來彌補偏差，但是操作水平不同，工況不同，調整結果不同，調整時機相對滯后。（3）連鑄機生產流間工藝參數(shù)、設備運行狀況存在差異性，造成連鑄坯重量流間差異大，相同定尺下，鑄坯重量波動較大。（4）鑄坯重量不穩(wěn)定，各流鑄坯重量不一致，H型鋼軋制后，造成冷床倍尺長短不齊現(xiàn)象，通尺率偏高，切廢較多；鑄坯重量的不穩(wěn)定，給H型鋼軋制帶來難度，制約通尺率的進一步提升[2]。（5）鋼水溫度不同，冷卻時間不同；鋼種成分不同，結晶過程不同。（6）結晶器磨損不同，影響鑄坯截面尺寸，導致同等長度的鑄坯重量不同；拉坯速度不同，鑄坯結晶過程也不同。以上情況都會影響鑄坯的實際密度和米重，相同定尺長度下，導致鑄坯重量的不一致。

通過市場調研，智能定尺定重技術對影響鑄坯定重精度的各種工藝因素、設備因素等進行深入系統(tǒng)分析研究，運用在線大數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘、人工神經網(wǎng)絡等技術，建立鑄坯定重在線模型，控制定尺切割，提高定重精度。

2實施規(guī)劃

2.1多個澆次鑄坯斷面變化規(guī)律研究

針對煉鋼廠3#連鑄6機6流方坯連鑄機，主要鋼種系列多個澆次條件下鑄坯流變規(guī)律研究，分析不同鋼種在不同條件下鑄坯凝固及其對連鑄坯定重的影響規(guī)律[3]。

2.2結晶器磨損、保護渣性能對稱重影響研究

研究結晶器冷卻。水量、結晶器進出水溫差、保護渣指標等對連鑄坯定重的研究，結合其對連鑄坯凝固組織的研究分析多種結晶器冶金參數(shù)對連鑄坯定重的影響規(guī)律。

2.3生產現(xiàn)場工藝對定重影響研究

深入研究3#連鑄機生產過程中拉速、中間包溫度等多個因素對連鑄坯定重的研究，研究不同工藝參數(shù)對連鑄坯重量波動的影響規(guī)律，為定重模型提供實時數(shù)據(jù)支撐。

2.4建立鑄坯定重數(shù)據(jù)庫

建立鑄坯在線精確定重定尺控制模型：主要鋼種系列高溫熱物性參數(shù)分析及其對定重規(guī)律的研究；對主要鋼種系列鑄坯進行取樣分析，實驗室分析其不同熱狀態(tài)的高溫熱物性參數(shù)的變化規(guī)律，進而結合實際生產中的過熱度、拉速、配水等工藝參數(shù)，研究連鑄坯不同熱狀態(tài)的定重變化規(guī)律，建立煉鋼廠6機6流3#大方坯連鑄機連鑄坯定重數(shù)據(jù)庫[4]。

2.5連鑄坯凝固規(guī)律有限元計算

針對3#連鑄機實際設備條件、工藝參數(shù)、生產主要品種，進行有限元計算，分析連鑄坯在不同熱狀態(tài)下的凝固狀態(tài)、冷卻收縮、密度變化等，為連鑄坯定重提供理論支撐。

2.6連鑄坯定重熱態(tài)試驗研究

連鑄坯定重模型上線試運行，開展不同工藝參數(shù)條件下的連鑄坯定重規(guī)律現(xiàn)場熱態(tài)試驗跟蹤，分析不同工藝條件對定重的影響規(guī)律，為優(yōu)化定重指標提供依據(jù)。

2.7建立鑄坯在線精確定尺定重控制模型

根據(jù)前期基礎研究，針對煉鋼廠6機6流大方坯連鑄機定制性開發(fā)連鑄坯智能定重模型，并開發(fā)與現(xiàn)場PLC一級系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。同時，根據(jù)現(xiàn)場通信條件，進行在線穩(wěn)定性測試及試運行，優(yōu)化各類技術指標并最終穩(wěn)定投入使用。

2.8建立鑄坯在線模型和稱重裝置的數(shù)據(jù)通信

對現(xiàn)有離線稱重裝置進行改造，并將其稱重數(shù)據(jù)接入到智能控制模型中，以保證模型與鋼坯稱重系統(tǒng)、測長定尺系統(tǒng)通過信號采集實現(xiàn)系統(tǒng)模型定重優(yōu)化。

3實施內容

烏海市包鋼萬騰鋼鐵3號連鑄機進行了定制性建模開發(fā)，結合安徽工業(yè)大學運用大數(shù)據(jù)挖掘，人工神經網(wǎng)絡等技術，建立基于工業(yè)大數(shù)據(jù)為預判的動態(tài)鑄坯定重在線模型，實現(xiàn)智能化協(xié)同定重[5]。

3.1創(chuàng)新點“前饋+后饋”

3.1.1“前饋”：連鑄坯智能定重模型

運用大數(shù)據(jù)挖掘，人工神經網(wǎng)絡等技術，建立基于工業(yè)大數(shù)據(jù)為預判的動態(tài)鑄坯定重在線模型?！澳Ｐ?稱重傳感器+定尺系統(tǒng)”形成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)智能化協(xié)同定重。

3.1.2“后饋”：隱藏式整體輥道稱重裝置

（1）稱重時間短，8s即可完成稱重，實現(xiàn)鋼坯全量化稱重。

（2）特制承載梁設計，消除設備共振，保障系統(tǒng)稱重精度。

（3）水冷箱式結構輥道耐高溫設計，保障機械設備精度和耐用性。

3.2基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的連鑄坯智能定重技術

對影響鑄坯定重精度的各種工藝因素、設備因素等進行深入系統(tǒng)分析研究，運用在線大數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘、人工神經網(wǎng)絡等技術，建立鑄坯定重在線模型，控制定尺切割，提高定重精度；增加隱藏式在線輥道電子稱智能化裝備，構建數(shù)字壓力傳感器、數(shù)字攝像頭及定重模型機等組成的連鑄坯智能定重工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，無須人工干預，實現(xiàn)鋼坯重量在線智能化反饋并形成閉環(huán)。

3.3鋼軋耦合的定尺率、成材率提升技術

H型鋼廠冷床位置人員實時監(jiān)控倍尺長度，型鋼到冷床位置提前確定倍尺長度，數(shù)據(jù)反饋至煉鋼廠匹配定重系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析，技術質量部通過數(shù)據(jù)分析為H型鋼提供理論坯重標準，通過對大量數(shù)據(jù)的學習和訓練，可以學習和發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)中的規(guī)律和關聯(lián)，從而實現(xiàn)更精確的鑄坯定重預測，進一步達到定尺率提高，通尺率降低的目的。

4項目實施效果

通過市場調研，智能定尺定重技術對影響鑄坯定重精度的各種工藝因素、設備因素等進行深入的系統(tǒng)分析研究，運用在線大數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘、人工神經網(wǎng)絡等技術，建立鑄坯定重在線模型，控制定尺切割，提高定重精度。

主要技術_{8FsOCtrWoRFfo17bgv8kVQ==}性能指標：每根稱重時間≤8s；型鋼定尺率99.71%；型鋼成材率101.58%；鑄坯±2‰稱重合格率≥90%；優(yōu)化型鋼定重精度標準由10kg范圍改為1kg；鋼水收得率99.16%。

烏海市包鋼萬騰鋼鐵3#連鑄機鑄坯智能定重系統(tǒng)為建龍集團首套智能定重系統(tǒng)，通過從安裝—調試—使用過程中針對系統(tǒng)使用情況進行了多次的使用調整及缺陷改進，已有完整的使用經驗的設備維護技術。

5結語

與安徽工業(yè)大學合作研發(fā)系統(tǒng)投用后，可實現(xiàn)支支稱重，稱重超標自動進行調整，與原有火切設備磨合良好，現(xiàn)員工操作熟練，系統(tǒng)穩(wěn)定使用。

烏海市包鋼萬騰鋼鐵連鑄鑄坯智能定重是鋼軋耦合定重系統(tǒng)第一家使用單位，積累了使用設備維護管理經驗及過程管控要點。

該項目成果投入使用以來，有效地降低了軋制造成的浪費，實現(xiàn)了公司“降本增效”的目標。該定重系統(tǒng)已經推廣應用，使用效果顯著。

該定重系統(tǒng)提高了鋼鐵廠的自動化水平，在大數(shù)據(jù)應用方面有了進一步的水平提高，對大數(shù)據(jù)的價值進行了充分的挖掘。從方案研發(fā)到現(xiàn)場試驗，現(xiàn)場工人積極參與，為工人創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，降低勞動強度。

該定重系統(tǒng)也可以推廣應用于其他連鑄機，以滿足不同斷面的要求。為后續(xù)在定重方面的研究提供了有力支撐。

參考文獻

[1]陳希云，周恩會.中厚板連鑄坯定尺長度控制優(yōu)化[J].冶金設備，2020（4）：54-57.

[2]張宏亮，馮光宏，劉鑫，等.方坯直接軋制工藝鑄-軋界面連鑄坯排隊過程的銜接優(yōu)化[J].特殊鋼，2021，42（5）：1-5.

[3]眭志松，康欣蕾，韓德飛，等.220方低碳合金鋼鑄坯質量提升的實踐[J].連鑄.2022（5）：108-113.

[4]劉桂秋，姜曉楠，高財，等.連鑄方坯常見表面缺陷及控制[J].鞍鋼技術，2021（1）：53-58.

[5]陳偉，常新年，楊改彥，等.不同拉速對薄板坯凝固過程及組織的影響[J].煉鋼，2022，38（1）：56-62.