畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)-年產(chǎn)量155萬噸冷軋帶鋼的車間設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　資料</b></p><p>　　年產(chǎn)量155萬噸冷軋帶鋼的車間設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是參考鞍山鋼鐵公司1700mm冷軋車間設(shè)計(jì)的，年產(chǎn)量為155萬噸，典型產(chǎn)品為Q215冷軋薄板帶鋼，產(chǎn)品規(guī)格0.61350mm。該車間設(shè)計(jì)主要包括：

2、連續(xù)酸洗—冷軋聯(lián)合機(jī)組、罩式退火機(jī)組、熱鍍鋅機(jī)組、平整機(jī)組、剪切機(jī)組、重卷機(jī)組等。設(shè)計(jì)產(chǎn)品有冷軋帶鋼卷、冷軋板、熱鍍鋅板、熱鍍鋅鋼卷、電工硅鋼板。產(chǎn)品具有使用規(guī)格范圍寬、厚度精確、尺寸偏差小、表面光潔、板形好、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。據(jù)此制定了典型產(chǎn)品金屬平衡表和軋制規(guī)程，對(duì)軋機(jī)、電機(jī)能力進(jìn)行了校核。計(jì)算了車間的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，繪制了車間平面圖，并以一種冷軋帶鋼吹吸式粉塵治理新技術(shù)為專題進(jìn)行了綜述。</p><p>　

3、　關(guān)鍵詞：冷軋帶鋼；軋制工藝；酸洗—冷軋聯(lián)合機(jī)組；軋制制度</p><p>　　Design of a cold strip plant with annual capacity</p><p>　　of 1.55 millions tons </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　T

4、his design refers to the 1700 cold-rolling department of Anshan Steel Corporation, whose annual output is 1.55 million tons, and the typical product is the Q215 0.6×1350 .This work shop design mainly includes: Pickl

5、ing-cold-rolled joint unit, cover-type annealing furnace unit, entire continuous annealing unit, hot galvanizes unit, electrical steel annealed coating unit, single stand 4-high skin-pass unit, crosscut and slitting shea

6、ring unit, recoiling unit and so on. The designed products, incl</p><p>　　Key words:cold rolled strip, rolling system, pickling–cold-rolled joint unit, rolling system.</p><p><b>　　目 錄<

7、;/b></p><p><b>　　1 綜述1</b></p><p>　　1.1 我國(guó)冷軋板帶生產(chǎn)現(xiàn)狀1</p><p>　　1.1.1 冷軋?jiān)O(shè)備的發(fā)展概況2</p><p>　　1.1.2 冷軋生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展過程2</p><p>　　1.1.2 冷軋生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展3<

8、/p><p>　　1.1.3 冷軋技術(shù)的發(fā)展4</p><p>　　1.1.4 冷軋板帶生產(chǎn)的新技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)5</p><p>　　1.1.5 結(jié)論7</p><p>　　1.2 板型控制的方法7</p><p>　　1.3 帶鋼產(chǎn)生厚度不均的原因和解決方法9</p><p>　　1.4

9、 冷軋帶鋼表面質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的在線應(yīng)用研究13</p><p>　　1.4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)13</p><p>　　1.4.2 系統(tǒng)的功能模塊和使用情況15</p><p>　　2 產(chǎn)品方案和金屬平衡18</p><p>　　2.1 產(chǎn)品方案的制定18</p><p>　　2.1.1 產(chǎn)品方案18</p

10、><p>　　2.1.1 生產(chǎn)方案18</p><p>　　2.2 坯料的確定19</p><p>　　2.2.1 坯料的選擇19</p><p>　　2.3 金屬平衡表的制定20</p><p>　　2.3.1 金屬平衡20</p><p>　　3 軋制工藝流程22</p>

11、<p>　　3.1 冷軋板帶鋼生產(chǎn)的工藝流程22</p><p>　　3.2 酸洗設(shè)備23</p><p>　　3.2.1 酸洗設(shè)備原理23</p><p>　　3.2.2 酸洗設(shè)備選擇24</p><p>　　3.2.3 酸洗設(shè)備參數(shù)25</p><p>　　4 主要設(shè)備選擇26</p

12、><p>　　4.1 設(shè)備組成26</p><p>　　4.2 酸軋聯(lián)合機(jī)組26</p><p>　　4.3 罩式退火機(jī)組30</p><p>　　4.4 平整機(jī)組31</p><p>　　4.5 橫剪機(jī)組32</p><p>　　4.6 縱剪機(jī)組34</p><p&

13、gt;　　4.7 重卷機(jī)組35</p><p>　　4.8 熱鍍鋅機(jī)組35</p><p>　　5　軋制制度的制定37</p><p>　　5.1 壓下制度（規(guī)程）概述37</p><p>　　5.2 壓下量的分配37</p><p>　　5.3 速度制度37</p><p>　　5

14、.4 張力制度的制定38</p><p>　　5.5 軋輥輥型制度39</p><p>　　5.6 軋制壓力的計(jì)算39</p><p>　　5.7 壓下規(guī)程的制定43</p><p>　　6 軋機(jī)能力校核45</p><p>　　6.1　軋輥能力校核45</p><p>　　6.1.

15、1　軋輥各部分尺寸的確定45</p><p>　　6.1.2　咬入能力的校核46</p><p>　　6.1.3　軋輥強(qiáng)度校核48</p><p>　　6.2　軋機(jī)生產(chǎn)能力校核52</p><p>　　6.2.1　軋機(jī)工作圖表52</p><p>　　6.2.2　軋制節(jié)奏確定52</p>&l

16、t;p>　　6.2.3　軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量的計(jì)算53</p><p>　　6.2.4　軋機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量54</p><p>　　6.2.5　車間年產(chǎn)量計(jì)算54</p><p>　　6.3　電機(jī)能力校核55</p><p>　　6.3.1　軋制力矩計(jì)算55</p><p>　　6.3.2　摩擦力矩計(jì)算55&l

17、t;/p><p>　　6.3.3　電機(jī)傳動(dòng)力矩計(jì)算56</p><p>　　6.3.4　電機(jī)空轉(zhuǎn)力矩計(jì)算56</p><p>　　7　各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)57</p><p>　　7.1　技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)57</p><p>　　7.2　軋鋼廠的環(huán)保59</p><p>　　7.2.1　綠化59

18、</p><p>　　7.2.2　各類有害物質(zhì)的控制及防治59</p><p>　　7.2.3　水質(zhì)的處理61</p><p>　　8　車間平面布置62</p><p>　　8.1　倉庫面積計(jì)算62</p><p>　　8.1.1　原料倉庫面積62</p><p>　　8.1.2　中間

19、倉庫面積63</p><p>　　8.1.3　成品倉庫面積64</p><p>　　8.1.4　其它面積64</p><p>　　8.2　設(shè)備間距確定65</p><p>　　8.2.1　軋機(jī)機(jī)列間的距離65</p><p>　　8.2.2　軋機(jī)到切斷設(shè)備的距離65</p><p>

20、　　8.3　車間跨距組成65</p><p>　　專題：一種冷軋帶鋼吹吸式粉塵治理新技術(shù)66</p><p><b>　　1 概念66</b></p><p>　　2 污染現(xiàn)狀和傳統(tǒng)治理方法66</p><p>　　2.1 冷軋帶鋼生產(chǎn)中粉塵污染現(xiàn)狀66</p><p>　　2.2傳統(tǒng)的

21、粉塵治理方法67</p><p><b>　　3 新技術(shù)67</b></p><p>　　3.1吹吸式塵源控制新技術(shù)原理67</p><p>　　3.2 吹吸式塵源控制新技術(shù)噴吹效果數(shù)值模擬68</p><p><b>　　4 總結(jié)70</b></p><p>&l

22、t;b>　　致 謝71</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)72</b></p><p><b>　　1 綜述</b></p><p>　　1.1 我國(guó)冷軋板帶生產(chǎn)現(xiàn)狀</p><p>　　近十年來，我國(guó)冷軋板帶生產(chǎn)需求一直呈現(xiàn)非常旺盛的局面，產(chǎn)能擴(kuò)張十分迅猛，至20

23、10年初步統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)和在建的冷軋板帶產(chǎn)能達(dá)到9000萬噸左右，其中建有寬帶鋼冷連軋軋機(jī)超過40余套，而單機(jī)可逆式寬帶鋼軋機(jī)100余套，冷軋寬帶鋼生產(chǎn)產(chǎn)能超過70%以上為冷連機(jī)生產(chǎn)。</p><p>　　近五年來我國(guó)鋼材及冷軋帶的生產(chǎn)增長(zhǎng)情況見表1.1?？梢钥闯觯覈?guó)鋼材產(chǎn)量在2005年到2009年的得到快速增長(zhǎng)，同時(shí)冷軋板帶材產(chǎn)量逐年快速增長(zhǎng)。由于冷軋板占鋼材總量的比例較低，雖然也逐年緩慢增長(zhǎng)，至今仍不足20%，

24、其增長(zhǎng)的速度顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于市場(chǎng)需求，表1.2為發(fā)達(dá)國(guó)家鋼材生產(chǎn)的情況，可以看出冷軋帶鋼占鋼材總量的比例均超過30%[1]。</p><p>　　表1.1 近年我國(guó)冷軋板帶鋼和占鋼材總產(chǎn)量的比例</p><p>　　表1.2 2003年歐、美、日、韓鋼材產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)</p><p>　　比較表l.1與表1.2，可以看出我國(guó)鋼材生產(chǎn)狀況，冷軋板帶比例明顯偏低。隨著我國(guó)工業(yè)

25、化進(jìn)程和城鎮(zhèn)化發(fā)展，汽車消費(fèi)的普及，鋼材的生產(chǎn)與消耗比例將會(huì)向發(fā)達(dá)國(guó)家靠近。近年來我國(guó)鋼材生產(chǎn)的實(shí)際情況也證明了這點(diǎn)。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)和發(fā)展的觀點(diǎn)來看出，冷軋板帶材需求與發(fā)展的前景是廣闊的，發(fā)展的空間也是非常巨大的。如果按照鋼材總產(chǎn)能7億噸計(jì)算，每年冷軋板帶材產(chǎn)能增加1%，到2015年達(dá)到16%，則需增加產(chǎn)能3500萬噸，還不到發(fā)達(dá)國(guó)家所占比例的一半。</p><p>　　1.1.1 冷軋?jiān)O(shè)備的發(fā)展概況</p&

26、gt;<p>　　縱觀我國(guó)的冷軋技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展，大體可以劃分為三個(gè)階段，第一階段1978年以前，是緩慢發(fā)展階段。冷軋是屬于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)密集型行業(yè)，受國(guó)家當(dāng)時(shí)各方面條件的限制，難以發(fā)展和建設(shè)先進(jìn)的大型化冷軋工程。在50年代，鞍鋼進(jìn)口了當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)的1700mm連軋機(jī)，是我國(guó)當(dāng)時(shí)最具規(guī)模的冷軋裝備。70年代進(jìn)口了1200mm單機(jī)架可逆冷軋機(jī)。另外，還有一些比較落后的低產(chǎn)能、高能耗窄帶鋼生產(chǎn)設(shè)備，第二階段1978年到1998年，這個(gè)時(shí)

27、期是穩(wěn)步發(fā)展階段。隨著改革開放及經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，引進(jìn)一批冷軋?jiān)O(shè)備和技術(shù)，比較有代表的如1978年武鋼進(jìn)口的1700冷連軋機(jī)，1989年寶鋼進(jìn)口的2030mm冷連軋機(jī)等。第三階段是1998年以后，屬于高速發(fā)展期。在這期間，僅寶鋼就建設(shè)了5套冷連軋工程,如2030mm，1420mm，1550mm，1800mm，1250mm等冷連軋機(jī)，這些設(shè)備全部采用進(jìn)口技術(shù)，不但是國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的裝備，也代表了國(guó)際上最先進(jìn)的技術(shù)。還有鞍鋼的1680mm，170

28、 mm等4套冷軋機(jī)；本鋼的1676mm，1970mm冷軋機(jī)；武鋼的1700mm，2150mm冷軋機(jī)。</p><p>　　1.1.2 冷軋生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展過程</p><p><b>　　（1）冷軋技術(shù)特點(diǎn)</b></p><p>　　首先，和其他金屬塑性變形相比，冷軋的寬厚比最大，導(dǎo)致了板形控制難度大，冷連軋最薄規(guī)格0.15mm，最寬規(guī)格200

29、0mm，寬厚比大于10000。其次，冷態(tài)的金屬變形抗力大，而厚度精度要求高，因此軋制力大，軋機(jī)彈性變形大，要求機(jī)架剛性大，同時(shí)，軋輥彈性變形大，要求輥系剛性大。軋制力大導(dǎo)致軋輥熱膨脹和磨損大，要求冷卻潤(rùn)滑充分。再者，為了防止跑偏，改善應(yīng)力狀態(tài)，降低軋制力，改菩板形，需要帶張力軋制。還有產(chǎn)品厚度精度1～5μm，板形精度小于5I，表面精度不允許有任何瑕疵。這對(duì)設(shè)備的動(dòng)態(tài)特性、變形環(huán)境及其檢測(cè)和控制系統(tǒng)提出了高要求。</p>&

30、lt;p>　　（2）冷軋生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展過程</p><p>　　從軋輥數(shù)量上講，從最早的2輥軋機(jī)逐步發(fā)展到4輥、6輥軋機(jī)，隨著工業(yè)發(fā)展的需求，包括變形抗力和變形量的提高，又產(chǎn)生了12輥、14輥、18輥、20輥、36輥等機(jī)型。從機(jī)架數(shù)講，從最早期的單機(jī)架可逆到連軋，包括3、4、5、6、7機(jī)架等，解決了大批量、高產(chǎn)能的問題。軋制速度也提高到現(xiàn)在的3000m/min。可以看出總的發(fā)展趨勢(shì)為大型化、高速化、連續(xù)化、

31、自動(dòng)化。</p><p>　?。?）冷軋帶鋼主要產(chǎn)品</p><p>　　a)汽車板，如IF、BH、CQ、DQ等深沖板。我國(guó)作為目前世界上最大的汽車產(chǎn)銷量國(guó)家，隨著工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升，中國(guó)汽車市場(chǎng)已成為全世界注意的焦點(diǎn)。對(duì)汽車板的需求也達(dá)到了一個(gè)空前的高度，顯然這也是目前冷軋發(fā)展的重點(diǎn)之一。</p><p>　　b)高強(qiáng)鋼板，如雙相鋼，復(fù)相鋼等。</p&g

32、t;<p>　　c)電工用鋼，如無取向，取向，高牌號(hào)到中低牌號(hào)硅鋼片。我國(guó)是電工鋼生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，機(jī)電行業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了電工鋼的消費(fèi)快速增長(zhǎng)，冷軋取向電工鋼是鋼材品種中自給率最低的，顯然具備很大的發(fā)展?jié)摿?。另外，?guó)家將加大淘汰熱軋電工鋼的落后技術(shù)，為能源產(chǎn)業(yè)的高效節(jié)能、低碳經(jīng)濟(jì)作出更大貢獻(xiàn)。</p><p>　　d)建筑用鋼板，如熱鍍鋅板，電鍍鋅板，彩涂板等。隨著我國(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速突進(jìn)，

33、工業(yè)建筑、民用建筑對(duì)冷軋建筑板材的需求前景是十分廣闊的。</p><p>　　e)包裝用鋼板，如鍍錫板，有機(jī)涂層板等。優(yōu)質(zhì)薄規(guī)格的包裝帶材仍然是我國(guó)冷軋行業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)。目前已引起市場(chǎng)的注意。</p><p>　　f)不銹鋼板，如耐腐蝕板，裝飾板，廚房用板等。 </p><p>　　g)家電用板，如洗衣機(jī)類，冰箱空調(diào)類等[2]。</p><p

34、>　　1.1.2 冷軋生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展</p><p>　?。?）冷軋產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展</p><p>　　根據(jù)目前我國(guó)冷軋產(chǎn)品的需求情況，一方面是解決國(guó)內(nèi)自己需求的快速增長(zhǎng)。家電消費(fèi)已進(jìn)入每個(gè)中國(guó)家庭，車子、房子的霈求高峰已經(jīng)到來。所以汽車板、建筑板等則是這類產(chǎn)品的典型代表。另外一方面是替代進(jìn)口，解決市場(chǎng)占有率和自給率低的問題。據(jù)有關(guān)資料介紹，在我國(guó)2010年進(jìn)口的鋼材中，板帶材進(jìn)口量

35、占總進(jìn)口量的比例超過80%，而其中進(jìn)口量最大的品種依次為優(yōu)質(zhì)鍍層板、高精度冷軋薄寬帶鋼、電工鋼和不銹鋼板帶，總量占板帶材進(jìn)口總量的比例超過70%。</p><p>　　我國(guó)冷軋寬帶鋼生產(chǎn)的產(chǎn)品厚度大多為0.25mm以上，可以軋制生產(chǎn)薄至0.18mm產(chǎn)品的大型設(shè)備屈指可數(shù)，大部分是單機(jī)架六輥或二十輥可逆式軋機(jī)可以生產(chǎn)這樣的薄規(guī)格產(chǎn)品，但是目前有許多高新產(chǎn)品需要軋制更薄的規(guī)格，導(dǎo)致了目前冷軋帶鋼生產(chǎn)中薄規(guī)格產(chǎn)品缺乏的

36、狀況，例如，典型的鍍錫板厚度由0.18～0.32mm向降至0.1～0.18mm發(fā)展，還有一些電子用低碳深沖鋼帶如0.25 mm厚的電阻帽沖壓帶，0.1～0.2mm的電磁屏蔽材料，0.15mm的傳統(tǒng)電視的蔭罩材料等。此外，電工鋼的發(fā)展也需發(fā)展薄規(guī)格的高效電工鋼，例如取向的Hi-B電工鋼原生產(chǎn)厚度為0.27mm和0.23mm，現(xiàn)為了降低渦流損耗需將厚度減薄至0. 15mm。生產(chǎn)高效電機(jī)用的無取向電工鋼同樣為降低渦流損耗，板厚由原來通用的0.

37、5mm相0.35mm厚減薄至0.1～0.3mm。同樣，薄規(guī)格彩涂板也受到建筑業(yè)等領(lǐng)域的廣泛歡迎，由典型的0.35mm和0.5mm降至0.12mm、0.16mm和0.18mm，可節(jié)約金屬消耗與成本。所以薄規(guī)格彩涂板的基板也一直供應(yīng)緊張，而且也限制了薄規(guī)格彩涂板生產(chǎn)。據(jù)估計(jì)薄規(guī)格的需求量（0.15mm以下）每年超過</p><p>　　所以，生產(chǎn)薄規(guī)格、多品種的帶材變得十分的需要，在一些冷軋廠已有CDCM冷連軋機(jī)組的

38、基礎(chǔ)上，增建一些高品質(zhì)的單機(jī)架可逆式六輥軋機(jī)或多輥軋機(jī)，是盡快應(yīng)對(duì)調(diào)整產(chǎn)品規(guī)格需求的重要措施[3]。</p><p>　　1.1.3 冷軋技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　(1)根據(jù)我國(guó)冷軋產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，冷連軋需要高水平的設(shè)備，以滿足市場(chǎng)未來的需求。在這方面，除了要緊跟世界發(fā)展方向外，尤其要大力發(fā)展我國(guó)自己民族品牌的冷連軋核心技術(shù)。到目前為止，國(guó)內(nèi)的主流冷連軋?jiān)O(shè)備的核心關(guān)鍵技術(shù)仍然被外國(guó)人

39、完全壟斷。</p><p>　　動(dòng)態(tài)變規(guī)格，即不停機(jī)改變產(chǎn)品規(guī)格，包括軋件厚度、軋件寬度、軋件材質(zhì)等，需要?jiǎng)討B(tài)及時(shí)準(zhǔn)確調(diào)整輥縫、速度、張力等。</p><p>　　多組自動(dòng)控制（AGC）系統(tǒng)，包括預(yù)控/監(jiān)控ACC、秒流量AGC、張力預(yù)控AGC/監(jiān)控AGC等，以適應(yīng)高速化，連續(xù)化，自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　1)蘭級(jí)計(jì)算機(jī)控制，一級(jí)直接數(shù)字控制計(jì)算機(jī)包括A

40、CC、AFC、ATC、APC等。二級(jí)過程控制計(jì)算機(jī)，包括工藝參數(shù)設(shè)定計(jì)算、自適應(yīng)學(xué)習(xí)、帶鋼跟蹤、數(shù)據(jù)采集與交換、生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集與分析等。三級(jí)生產(chǎn)控制計(jì)算機(jī)，包括數(shù)據(jù)傳輸，生產(chǎn)計(jì)劃編制，合同安排，初始來料數(shù)據(jù)處理，軋輥數(shù)據(jù)處理及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等。</p><p>　　2)板型控制，如HC，UC，UPC，CVC，VC，PC等板型調(diào)整、板型自動(dòng)檢測(cè)和閉環(huán)控制等。</p><p>　　(2)為了適應(yīng)專

41、業(yè)化生產(chǎn)和產(chǎn)品靈活性的要求，加快開發(fā)多種單機(jī)架可逆的小輥徑軋制薄帶的高精度軋機(jī)，滿足軋制生產(chǎn)薄帶鋼的需求。截止到目前公認(rèn)軋制薄帶鋼，特別是硅鋼和不銹鋼等高強(qiáng)度、難變形的帶材，最佳的軋機(jī)仍是傳統(tǒng)的二十輥軋機(jī)，當(dāng)然在結(jié)構(gòu)上已有很大的突破，不再局限于過去的整體機(jī)架，發(fā)展了雙牌坊式的二十輥軋機(jī)及無鞍座整體輥箱式的二十輥軋機(jī)等，目的均為了簡(jiǎn)化制造精度和結(jié)構(gòu)，便于操作與維護(hù)，降低使用成本，同時(shí)保留二十輥?zhàn)畲蟮膬?yōu)點(diǎn)——小工作輥徑和良好的厚控精度和板形

42、，可實(shí)現(xiàn)大變形軋制極薄帶和高精度的產(chǎn)品。此外各種新型的六輥HC軋機(jī)、12輥軋機(jī)、14輥軋機(jī)和18輥軋機(jī)的相繼研制，極大增加了生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品的手段。但到目前為止，國(guó)內(nèi)水平較好的這一類機(jī)型全部采用了進(jìn)口設(shè)備，顯然，這也是我國(guó)近期軋制技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域之一[4]。</p><p>　　1.1.4 冷軋板帶生產(chǎn)的新技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　根據(jù)未來世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向，冷軋板帶生產(chǎn)技術(shù)要實(shí)

43、現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須使冷軋生產(chǎn)過程符合生態(tài)要求，親善環(huán)境，做到芾能降耗。</p><p>　　(1) 冷軋帶坯原料的無酸洗除鱗工藝</p><p>　　在冷軋帶的生產(chǎn)中，熱軋坯原料的酸洗除鱗一直是冷軋生產(chǎn)流程中最大的污染環(huán)節(jié)。據(jù)有關(guān)資料介紹，多年來軋鋼界一直在探索噴丸除鱗、水流噴砂除鱗、電解除鱗等工藝，但目前均未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化實(shí)際應(yīng)用。最近有報(bào)道世界上第一套采用無酸除鱗技術(shù)的工業(yè)化年產(chǎn)10萬噸

44、的機(jī)組已在意大利的一家?guī)т搹S投入運(yùn)行，有望成為工業(yè)化的無酸除鱗工藝。該工藝中的第一步是加熱，帶鋼在無氧化氣氛中快速地加熱到某一最佳化學(xué)反應(yīng)溫度。第二步是化學(xué)反應(yīng)工序，該工序在富氫（25%～95%H2）的混合氣體中進(jìn)行，混合氣體反應(yīng)時(shí)室內(nèi)仍有理想的混合氣體組成。使用風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)氣體的混合并抽走反應(yīng)后的廢氣。在該工序中，帶鋼表面的氧化皮將與氣體中的氫（H2）反應(yīng)而被還原成金屬鐵。第三工序?yàn)槔鋮s工序。此工序在H2和N2氣氛中進(jìn)行，以防止帶鋼冷卻到

45、室溫前再次被氧化。根據(jù)試驗(yàn)機(jī)組的運(yùn)行結(jié)果，經(jīng)無酸除鱗后帶鋼表面的潔凈度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)酸洗的表面，即表面全無氧化物、光滑及具有金屬光澤。但工業(yè)應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。</p><p>　　(2)液氮冷卻機(jī)用于帶鋼冷軋</p><p>　　冷軋的工藝潤(rùn)滑也是冷軋工藝中的另一污染源。一方面污染車間生產(chǎn)環(huán)節(jié)，另一辦面污染帶材表面，尤其是大量的工藝潤(rùn)滑的乳液經(jīng)使用后氧化變質(zhì)，成為廢乳液后的回收處理及防火

46、等安全問題。因此研究替代水乳液或油潤(rùn)滑液的開發(fā)應(yīng)用具有重要的環(huán)保意義。據(jù)介紹近年來德國(guó)開發(fā)出了一種新型的冷卻技術(shù)，即應(yīng)用液氮作為冷軋冷卻劑替代水/油乳化液，該冷卻技術(shù)是使用噴嘴將液氮（溫度-196～-170°C）噴灑咬入軋輥前的帶鋼表面。液氮的快速散熱功能允許提高軋制速度，提高壓下量，在該廠單機(jī)架軋機(jī)上生產(chǎn)某些鋼種時(shí)，速度可達(dá)600 mm/min。傳統(tǒng)的潤(rùn)滑劑通過減小摩擦降低產(chǎn)生的摩擦熱，與此相反，液氮幾乎不具備潤(rùn)滑效果，但其

47、可以快速地將摩擦產(chǎn)生的熱量散去，自身也蒸發(fā)，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用顯示出其在安全性方面的優(yōu)勢(shì)，消除了火災(zāi)和爆炸隱患，同時(shí)消除有害的軋制液蒸汽，消除軋制液對(duì)工作區(qū)污染。產(chǎn)品質(zhì)量良好，表面質(zhì)量更加均勻一致，不會(huì)產(chǎn)生由于殘余乳液造成表面銹蝕，也徹底解決了帶材軋制時(shí)表面殘油處理的世界性難題。在高速軋制條件下可獲得鏡面加工表面。在生產(chǎn)成本上由于無需增添設(shè)備，并可省去軋制液循環(huán)設(shè)備及軋制液購置等費(fèi)用，降低了成本和電耗，并減少了軋輥</p><

48、;p><b>　　1.1.5 結(jié)論</b></p><p>　　(1)和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的冷軋板帶比例明顯偏低，說明冷軋板帶材需求與發(fā)展的前景是非常廣闊的，空間是非常巨大的。</p><p>　　(2)在冷軋產(chǎn)品中，優(yōu)質(zhì)汽車板，電工鋼板、薄寬帶及高精度包裝板是今后一段時(shí)間發(fā)展的重點(diǎn)品種。</p><p>　　(3)由于冷軋技術(shù)含量高，是

49、軋鋼技術(shù)的集中體現(xiàn)。同時(shí)核心技術(shù)仍然被國(guó)外所壟斷，導(dǎo)致了我國(guó)冷軋發(fā)展明顯滯后于熱軋。</p><p>　　1.2 板型控制的方法</p><p><b>　　(1)優(yōu)化軋制規(guī)程</b></p><p>　　軋制力的大小、各道次的壓下量以及張應(yīng)力的大小和分布直接影響到軋輥的磨損和軋輥的熱凸度。進(jìn)而影響到軋機(jī)的有載輥縫。因此合理的壓下制度、張力制度

50、、速度制度對(duì)于板形控制而言，都是重要的手段。</p><p>　　理論和實(shí)踐證明，如能正確選擇好輥形和合理的分配道次（各機(jī)架）的壓下量，并在軋制中予以補(bǔ)償，就能使軋制中的輥縫形狀滿足所軋帶鋼橫向厚差精度的要求。</p><p><b>　　(2)液壓彎輥</b></p><p>　　液壓彎輥主要特點(diǎn)是使用靈活，響應(yīng)速度快，適用于在線調(diào)整，是板帶

51、軋機(jī)調(diào)整板形的最基本的手段。對(duì)于消除對(duì)稱板帶材缺陷，如中浪、雙邊浪作用明顯。液壓彎輥控制技術(shù)的產(chǎn)生標(biāo)志著帶鋼平直度控制進(jìn)入了新的時(shí)期。液壓彎輥能瞬時(shí)改變承載輥縫的形狀和軋后帶鋼的延伸沿橫向分布，以達(dá)到板形控制的目的。軋輥的彎曲分為正彎和負(fù)糾，正彎指的是向增大軋輥凸度的方向彎曲；負(fù)彎指的是向減小軋輥的凸度方向彎曲，如圖1.1所示。目前，液壓彎輥裝置已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于帶材生產(chǎn)線上。然而，單純依靠彎輥力來控制板形，有以下兩個(gè)方面的不足：第一，彎

52、輥力不能太大，否則軸承難以承受；第二，彎輥力對(duì)輥縫的影響主要在邊部，對(duì)軋輥中部輥縫影響較小，當(dāng)輥頸比較小時(shí)這點(diǎn)表現(xiàn)的更為明顯[6]。</p><p>　　圖1.1 液壓彎輥示意圖 </p><p><b>　　(3)軋輥傾斜</b></p><p>　　軋輥傾斜對(duì)于消除不對(duì)稱的單邊浪缺陷效果明顯。其原理是對(duì)軋機(jī)兩側(cè)的壓下裝置進(jìn)行同步控制，通過增

53、大或減小一側(cè)的壓下量，使得軋輥傾斜，輥縫呈現(xiàn)楔形狀。軋輥傾斜具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便和響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，現(xiàn)代冷軋機(jī)均具備壓下傾斜功能。</p><p><b>　　(4)軋輥橫移</b></p><p>　　橫移是另一項(xiàng)重要的板形控制技術(shù)。在1972年日立公司推出的HC軋機(jī)之后，橫移就作為板形控制而手段。HC軋機(jī)通過中間輥的橫移消除了四輥軋機(jī)中工作輥和支撐輥在板寬之外的

54、有彎矩，改變了輥間接觸力的分布，使得液壓彎輥的板形控制能力明顯增強(qiáng)，板形得到了改善。如今，橫移技術(shù)已得NT廣泛的應(yīng)用，如UC軋機(jī)、CVC軋機(jī)和VC軋機(jī)等[7]。</p><p>　　(5)原始輥形凸度法</p><p>　　原始輥形是指軋輥通過車削或磨削加工使輥身所具有的外形，通常用輥身的凸度C來表示。C為正值時(shí)即為凸輥形，反之則為凹輥形；C值為零則為平輥形。為了獲得良的板形，一般四輥式帶

55、鋼軋機(jī)多采用正的輥形凸度即應(yīng)使軋輥具有一定凸度的原始輥形，以補(bǔ)償各種因素平均影響的作用。</p><p>　　工作輥原始輥形凸度不能過大，也不能過小。軋輥原始凸度選的太大，不僅會(huì)造成中浪，而且還會(huì)引起軋件的橫竄以及極易發(fā)生斷帶事故；反之，如果軋輥原始凸度選的太小，不但造成邊浪，還有可能限軋機(jī)能力的充分發(fā)揮。因?yàn)橥苟冗^小，實(shí)際操作時(shí)壓下稍給大一點(diǎn)（實(shí)際軋制壓力還遠(yuǎn)未達(dá)到允許值)，帶材就會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)邊浪而報(bào)廢。工作輥輥

56、形的選定并不完全依靠計(jì)算，而主要是依靠經(jīng)驗(yàn)估算和對(duì)比。通常，在軋制力相同的情況下，所軋板帶鋼愈寬，則需凸度愈小。在有彎輥裝置的冷軋機(jī)上，除合理選擇工作輥凸度外，還應(yīng)選擇合理的支持輥輥形。目前大多采用雙錐度支持輥，其輥身中部是平的，兩端帶有微小的錐度，平輥部分的長(zhǎng)度應(yīng)稍小于最小板寬。另外，還有階梯形支持輥。原始軋輥凸度法只用作輥縫設(shè)定，利用原始凸度來補(bǔ)償在正常生長(zhǎng)條件下相對(duì)穩(wěn)定的SLN壓力、輥溫和輥身磨損對(duì)輥形的影響。輥縫設(shè)定后，凸度不能

57、改變。因此，這種方法不能對(duì)輥形進(jìn)行在線控制與調(diào)節(jié)，故僅靠這種傳統(tǒng)的板形控制辦法，顯然不能保持良好的板形。</p><p><b>　　(6)軋輥分段冷卻</b></p><p>　　軋輥分段冷卻是通過對(duì)軋輥熱凸度的控制來改善板形的一種傳統(tǒng)的控制方法。工作輥熱膨脹沿其長(zhǎng)度方向的分布成為熱輥形。輥身中部和邊部熱膨脹之差稱為熱凸度。它們?nèi)Q于工作輥?zhàn)陨淼呐蛎浶院推錅囟葓?chǎng)的分

58、布。將冷卻系統(tǒng)沿工作輥軸向分成若干區(qū)段，每個(gè)區(qū)段安裝有若干冷卻液噴嘴?？刂聘鲄^(qū)段冷卻液系統(tǒng)噴嘴打開和關(guān)閉的數(shù)量，調(diào)節(jié)沿輥身長(zhǎng)度冷卻液流量的分布來改變軋輥溫度的分布，從而調(diào)節(jié)熱凸度的大小，達(dá)到控制板形的目的。例如，當(dāng)出現(xiàn)中間波浪時(shí)，加大中間段（或減小兩側(cè)）冷卻液的流量，以減小軋輥的熱凸度；當(dāng)帶鋼兩邊出現(xiàn)波浪時(shí)，減小中間段（或加大兩側(cè)）冷卻液的流量，以加大冷去輥的熱凸度，使板形得到改善。通常采用模糊控制的方法對(duì)工作輥進(jìn)行乳化液分段冷卻，主要

59、原理是計(jì)算當(dāng)前的板形偏差大小、板形偏差在時(shí)間上的波動(dòng)和板形偏差在空間上的波動(dòng)，然后將板形偏差及其在時(shí)間空間上的波動(dòng)模糊化，按照一定的模糊規(guī)則進(jìn)行模糊推理，將推理結(jié)果非模糊化，對(duì)得到的精確值排序以決定對(duì)應(yīng)的乳化液噴嘴的開閉狀態(tài)。</p><p>　　1.3 帶鋼產(chǎn)生厚度不均的原因和解決方法</p><p>　　帶鋼軋制過程中，產(chǎn)生厚度不均的原因比較復(fù)雜。帶鋼軋制工藝本身產(chǎn)生厚度不均的原因大致

60、有以下幾個(gè)方面：</p><p><b>　?。?）待軋?jiān)弦蛩?lt;/b></p><p>　　因種種原因，待軋材料的厚度及其硬度會(huì)不可避免地產(chǎn)生波動(dòng)，導(dǎo)致帶鋼厚度不均。</p><p><b>　　(2)生產(chǎn)工藝因素</b></p><p>　?、贉囟茸兓挠绊?。溫度變化對(duì)帶鋼厚度的影響實(shí)質(zhì)就是軋件

61、溫度差對(duì)厚度的影響，溫度波動(dòng)主要是通過對(duì)金屬變形抗力和摩擦系數(shù)的影響引起厚度差。</p><p>　?、趶埩ψ兓挠绊憽埩χ饕ㄟ^影響應(yīng)力的狀態(tài)來改變金屬變形抗力，從而厚度發(fā)生變化。</p><p>　?、鬯俣茸兓挠绊?。主要通過變形區(qū)域中摩擦系數(shù)與支撐輥油膜厚度的變化影響帶鋼軋厚度。</p><p>　?、茌伩p變化的影響。軋制時(shí)軋機(jī)部件的熱膨脹、軋輥磨損和軋輥偏

62、心等使輥縫發(fā)生變化，直接影響成品厚度。軋制設(shè)備因素軋輥偏心和加減過程中動(dòng)態(tài)張力發(fā)生變化均可導(dǎo)致帶鋼厚度不均。</p><p><b>　　(3)軋制設(shè)備因素</b></p><p>　　軋輥偏心和加減過程中動(dòng)態(tài)張力發(fā)生變化均可導(dǎo)致帶鋼厚度不均。</p><p>　　上述三方面因素反映到軋機(jī)上，使軋制過程中輥縫不斷發(fā)生變化，帶鋼厚度也隨之產(chǎn)生波動(dòng)

63、。為了消除帶鋼厚度不均（控制在允許誤差之內(nèi)），利用厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)來克服或減輕各種干擾因素對(duì)成品厚度的影響。AGC系統(tǒng)主要有電動(dòng)壓下和液壓壓下兩種壓下形式。</p><p>　　隨著軋制速度和自動(dòng)化程度的提高，為了更有效地控制帶鋼縱向厚度公差，提高成品帶鋼質(zhì)量，采用液壓壓下已成為壓下系統(tǒng)的發(fā)展方向。其主要優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　a）慣性小、反應(yīng)快、截止頻率高，系統(tǒng)對(duì)外來干擾跟隨性好，調(diào)

64、節(jié)精度高。</p><p>　　b）由于系統(tǒng)響應(yīng)快，因此對(duì)由軋輥偏心引起的輥縫高頻周期變化的干擾進(jìn)行有效清除。</p><p>　　c）可實(shí)現(xiàn)軋機(jī)剛度系數(shù)調(diào)節(jié)，可依據(jù)不同的軋制條件選擇不同的剛度系數(shù)，獲得更高的成品質(zhì)量。依據(jù)構(gòu)成AGC系統(tǒng)兩個(gè)基本環(huán)節(jié)(即測(cè)量厚度偏差的方法和調(diào)節(jié)方式)的不同，通常AGC可分為以下幾種：</p><p>　　厚度AGC（亦稱反饋AGC）

65、。利用測(cè)厚儀直接測(cè)量軋制后帶鋼厚度偏差氏，調(diào)節(jié)軋輥輥縫。</p><p>　　壓力AGC。利用壓力，間接測(cè)量帶鋼厚度偏差，調(diào)節(jié)軋輥輥縫。</p><p>　　連軋AGC。通過張力，間接測(cè)量帶鋼厚度偏差，調(diào)節(jié)軋輥輥縫。</p><p>　　張力AGC。利用測(cè)厚儀直接測(cè)量厚度偏差民，調(diào)節(jié)軋輥速度，以改變張力設(shè)定值。</p><p>　　前饋或預(yù)控

66、AGC。測(cè)量軋制前帶鋼厚度偏差δh，調(diào)節(jié)軋輥輥縫。</p><p>　　各種補(bǔ)償(如帶鋼頭尾補(bǔ)償、油膜補(bǔ)償、加減速補(bǔ)償、軋輥偏心補(bǔ)償)AGC。</p><p>　　目前，AGC控制模型主要有：變剛度控制模型（只對(duì)液壓AGC系統(tǒng)）、張力控制模型、監(jiān)控控制模型和質(zhì)量流量控制模型等。在實(shí)際 AGC系統(tǒng)中，一般同時(shí)使用多個(gè)控制模型，并通過調(diào)節(jié)壓下量、軋制張力和軋制速度來實(shí)現(xiàn)帶鋼的厚度控制。AGC控

67、制模型中，有幾個(gè)重要參數(shù)需要確定，即：軋輥偏心度、油膜厚度、軋機(jī)彈性系數(shù)、帶鋼塑性系數(shù)、摩擦系數(shù)、軋輥磨損、軋輥壓扁以及軋輥熱膨脹系數(shù)等。由于模型算法的復(fù)雜性，以往AGC控制系統(tǒng)對(duì)這些參數(shù)只能粗略給出，或作為一個(gè)綜合系數(shù)，通過參數(shù)自適應(yīng)計(jì)算得出。粗略給定控制參數(shù)顯然影響系統(tǒng)的控制精度，而作為綜合系數(shù)的自適應(yīng)算法不易真正建立（模型參數(shù)之間不是線性關(guān)系），綜合系數(shù)自適應(yīng)效果不明顯，有時(shí)還會(huì)起反作用。AGC控制系統(tǒng)參數(shù)存在不確定性。所謂系統(tǒng)控

68、制參數(shù)的不確定是指對(duì)于同樣的軋制設(shè)備、工藝條件和控制系統(tǒng)，AGC控制參數(shù)的整定是不同的，而且沒有規(guī)律可循，這是因?yàn)閹т摵穸仁艿揭簤核欧到y(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、工藝的瞬時(shí)條件和原料的隨機(jī)變化等幾方面的共同影響。為了有效解決AGC系統(tǒng)存在的問題，達(dá)到設(shè)計(jì)控制精度，應(yīng)該對(duì)AGC系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步完善和整合。</p><p>　　(3)智能技術(shù)與AGC控制系統(tǒng)融合的必要性智能技術(shù)正在加速發(fā)展，而采用傳統(tǒng)工藝和自動(dòng)化技術(shù)的鋼鐵工業(yè)

69、正在經(jīng)受考驗(yàn)。從某種意義上講，傳統(tǒng)技術(shù)限制了鋼鐵工業(yè)向更高層次發(fā)展。智能技術(shù)的應(yīng)用是解決這個(gè)問題最成功的方法。</p><p>　　由上面分析可以看出，以往AGC系統(tǒng)存在一定的問題，要繼續(xù)提高控制精度比較困難，而智能技術(shù)中模糊系統(tǒng)和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正是解決AGC系統(tǒng)控制精度和軋制過程不確定的最成功技術(shù)，因此有必要利用現(xiàn)有的智能技術(shù)對(duì)AGC系統(tǒng)進(jìn)行再開發(fā)，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的AGC控制器。模糊系統(tǒng)可以提取現(xiàn)場(chǎng)專家的操作經(jīng)

70、驗(yàn)由此確定AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)輥縫的準(zhǔn)則，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)專家級(jí)的調(diào)節(jié)精度。而神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的知識(shí)體系，利用采樣學(xué)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)操作過程的不確定知識(shí)，校正模型及模型參數(shù)。</p><p>　　(4)智能系統(tǒng)的構(gòu)成及應(yīng)用前景</p><p>　　目前，已應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)的智能技術(shù)主要有：專家系統(tǒng)(ES)、模糊系統(tǒng)(FS)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)(ANN)、遺傳算法(GE)、混合系統(tǒng)等。</p>&

71、lt;p>　　1)專家系統(tǒng)(ES)</p><p>　　Es是一種用于處理規(guī)則推理的人工智能工具。Es在鋼鐵工業(yè)中已成功應(yīng)用于故障診斷、生產(chǎn)調(diào)度、計(jì)劃制定、優(yōu)化問題和生產(chǎn)過程自適應(yīng)控制等。ES的主要不足在于知識(shí)不能無限獲取。</p><p>　　2)模糊系統(tǒng)(FS)</p><p>　　FS能夠充分利用實(shí)際操作者經(jīng)驗(yàn)或?qū)＜抑R(shí)，對(duì)無法或難以建立數(shù)學(xué)模型的實(shí)際系

72、統(tǒng)進(jìn)行無模型控制或預(yù)測(cè)。FS技術(shù)已成功應(yīng)用于系統(tǒng)建模、系統(tǒng)預(yù)測(cè)、模式識(shí)別、故障診斷、過程優(yōu)化與動(dòng)態(tài)過程控制以及板坯連軋等。</p><p>　　3)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)(ANN)</p><p>　　ANN以其大規(guī)模并行算法及網(wǎng)絡(luò)信息的分布存貯而著名。ANN不但可以建立生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)際模型，而且可以通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)獲得生產(chǎn)過程經(jīng)驗(yàn)，從而使網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。ANN運(yùn)作分為兩個(gè)階段——學(xué)

73、習(xí)和推廣，前者對(duì)實(shí)際過程進(jìn)行學(xué)習(xí)，后者將網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于實(shí)際。由于ANN具有良好的魯棒性，因而具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。目前，ANN技術(shù)已成功應(yīng)用于軋制力預(yù)報(bào)、精軋軋件的自然寬展和軋件變形抗力預(yù)報(bào)等。</p><p>　　4)遺傳算法(GE)</p><p>　　GE主要解決優(yōu)化問題，不但可解出優(yōu)化過程的最優(yōu)解，而且可對(duì)算法結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。GE建立在自然進(jìn)化法則的基礎(chǔ)之上，算法原理與人進(jìn)行最優(yōu)決策思路相

74、像，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，CE主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橐?guī)劃制定及與ANN、GE、ES混合使用，可優(yōu)化算法及結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化生產(chǎn)過程。</p><p><b>　　5)混合系統(tǒng)</b></p><p>　　混合智能技術(shù)常用于各種智能技術(shù)之間或模型技術(shù)與智能技術(shù)的混合使用，達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)過程的目的。包括：數(shù)學(xué)模型+智能技術(shù)、統(tǒng)計(jì)模型+智能技術(shù)ANN+FS、GE+FS、GE+ANN、

75、GE+ES、ANN+ES以及FS+ES等[8]。</p><p><b>　　(5)結(jié)論</b></p><p>　　為有效解決帶鋼厚度不均問題，引進(jìn)了AGC控制系統(tǒng)。但AGC系統(tǒng)本身存在一定的問題。為此，將智能技術(shù)引入到了AGC控制系統(tǒng)中。智能技術(shù)和AGC系統(tǒng)的充分結(jié)合，可以解決軋制過程模型的不確定性和系統(tǒng)的不確定性，優(yōu)化生產(chǎn)過程（包括AGC工藝參數(shù)、調(diào)整AGC系統(tǒng)

76、輥縫的壓下量等）。目前，國(guó)外先進(jìn)鋼鐵公司已經(jīng)開始了這方面的研究和應(yīng)用。</p><p>　　1.4 冷軋帶鋼表面質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的在線應(yīng)用研究</p><p><b>　　1.4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)安裝在精整線上，具體的安裝部位在矯直機(jī)和圓盤剪之間。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1.2所示，由檢測(cè)裝置、并行計(jì)算系統(tǒng)、服務(wù)器和控制臺(tái)

77、組成。檢測(cè)裝置安裝在生產(chǎn)線上，由攝像頭、光源和檢測(cè)橋組成。為了能夠同時(shí)檢測(cè)上、下表面，在上、下表面各放置一套檢測(cè)裝置。系統(tǒng)使用的攝像頭為標(biāo)準(zhǔn)的黑白工業(yè)用面陣攝像頭，并采用多攝像頭同步采集圖像的方式。攝像頭放置在帶鋼的寬度方向上，理想情況是相鄰攝像頭采集到的圖像之間既無重疊，也無間隙，從而保證對(duì)物體表面無重復(fù)、無遺漏的檢測(cè)。但是這樣做需要保證每個(gè)攝像頭都有很高的定位精度，如果攝頭數(shù)目很多的話，實(shí)現(xiàn)起來有一定的難度。系統(tǒng)中采用相鄰攝像頭采集

78、到的圖像之間有重疊的方式，相鄰攝像頭之間產(chǎn)生的重疊圖像可在后續(xù)的圖像處理中通過軟件方式消除。每套檢測(cè)裝置中各放置6個(gè)攝像頭，總共用了12個(gè)攝像頭。由于生產(chǎn)線生產(chǎn)的帶鋼寬度范圍為1000～1250mm，因此設(shè)定每個(gè)攝像頭最大的采集寬度為220mm。而每個(gè)攝像頭在寬度方向上采集的象素為768個(gè)，因此在寬度方向上系統(tǒng)的檢測(cè)精度為220/768≈0.3(mm)。攝像頭采集的速率為25幀/s，由于采集到的每一幀圖像由奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)拼接而成，<

79、;/p><p>　　光源是系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵，光源的選擇直接影響到圖像采集的質(zhì)量以及缺陷是否能在圖像中明顯表露出來。系統(tǒng)中光源的放置如圖1.3所示。系統(tǒng)選用LED面光源，發(fā)射的光是平行光，攝像頭放置的位置不是在入射光的反射光路上。如果鋼板表面沒有缺陷，那么光源在鋼板表面產(chǎn)生鏡面反射，攝像頭采集不到光源發(fā)射的光，圖像的背景是黑的。如果鋼板表面有三維缺陷（凹凸性的缺陷，如劃痕、折印、輥印等），那么入射光在鋼板表面產(chǎn)生漫反射

80、，攝像頭就可采集到光線，因此在圖像中，缺陷區(qū)域是亮的。這種照明方式是通常所說的“暗場(chǎng)照明”，適用于檢測(cè)三維缺陷。檢測(cè)橋用于固定光源和攝像頭，底部裝有輪子，并在地基上安裝導(dǎo)軌，以便在系統(tǒng)維護(hù)時(shí)把它從生產(chǎn)線上抽走，不對(duì)生產(chǎn)線造成影響。檢測(cè)橋的上、下部分留有200mm的空間，以便于穿帶。檢測(cè)橋用蓋板封裝起來，避免外界光線的進(jìn)入。攝像頭采集的圖像傳送給并行計(jì)算系統(tǒng)，由并行計(jì)算系統(tǒng)對(duì)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理和分析。并行計(jì)算系統(tǒng)安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的19in(

81、1in=2.54cm)控制機(jī)柜中，由于將圖像從攝像頭傳送給并行計(jì)算系統(tǒng)的線纜不能過長(zhǎng)，因此并行計(jì)算系統(tǒng)放置在生產(chǎn)線附近。系統(tǒng)對(duì)圖像處理和分析的所有算法都在并行計(jì)</p><p>　　圖1.2 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖1.3 系統(tǒng)的照明方式</p><p>　　1.4.2 系統(tǒng)的功能模塊和使用情況</p><p>　　1 功能模塊

82、：系統(tǒng)在軟件上有3個(gè)功能模塊：在線觀測(cè)、離線分析和在線檢測(cè)。</p><p>　?。?）在線觀測(cè)模塊用于瀏覽每個(gè)攝像頭采集到的圖像，以便根據(jù)圖像質(zhì)量對(duì)攝像頭和光源進(jìn)行調(diào)整。在線觀測(cè)模塊還可觀察當(dāng)前圖像的處理結(jié)果，即缺陷的檢測(cè)結(jié)果，以便調(diào)整系統(tǒng)的參數(shù)，從而達(dá)到最優(yōu)的缺陷檢測(cè)結(jié)果。</p><p>　　（2）離線分析模塊用于從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出缺陷檢測(cè)的歷史數(shù)據(jù)，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析?？赏ㄟ^帶

83、卷號(hào)或生產(chǎn)時(shí)間查詢帶卷，獲取某一帶卷的缺陷統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)表，用于打印和存檔。此外，還可瀏覽帶卷上每一缺陷的所有信息，包括缺陷圖像，從而能檢驗(yàn)結(jié)果是否正確。</p><p>　?。?）在線檢測(cè)模塊用于對(duì)缺陷進(jìn)行在線檢測(cè)，是系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊。在線檢測(cè)模塊中有一個(gè)帶卷列表，用于添加當(dāng)天（或某一工作時(shí)段）將要生產(chǎn)的帶卷信息（包括帶卷號(hào)、帶卷規(guī)格、鋼種、軋制時(shí)間等）。用戶只需點(diǎn)擊“檢測(cè)開始”按鈕，系統(tǒng)就處于檢測(cè)狀

84、態(tài)，自動(dòng)判斷有沒有帶卷的加入。如果新來了一個(gè)帶卷，那么系統(tǒng)從帶卷列表中獲取當(dāng)前帶卷的信息，并開始對(duì)當(dāng)前帶卷進(jìn)行檢測(cè)。用戶可在線觀察缺陷在帶卷上的分布情況，以及缺陷的統(tǒng)計(jì)情況。當(dāng)一個(gè)帶卷生產(chǎn)完成后，系統(tǒng)自動(dòng)停止當(dāng)前帶卷的檢測(cè)，并根據(jù)缺陷的檢測(cè)結(jié)果評(píng)估帶卷的表面質(zhì)量，將評(píng)估結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫，然后等待下一帶卷的進(jìn)入。點(diǎn)擊“檢測(cè)停止”按鈕就終止檢測(cè)狀態(tài)，系統(tǒng)不再判斷有沒有帶卷的加入。在檢測(cè)狀態(tài)下，為了保證系統(tǒng)把資源完全用于缺陷的在線檢測(cè)，不允許切

85、換到其它模塊，也不允許進(jìn)行其它的操作。如果用戶需要進(jìn)行其它的操作，可以點(diǎn)擊“檢測(cè)暫?！卑粹o，系統(tǒng)處于檢測(cè)暫停狀態(tài)，用戶就可以切換到其它模塊。在線檢測(cè)模塊中還設(shè)有報(bào)警機(jī)制，如果出現(xiàn)一些周期性缺陷或嚴(yán)重缺陷，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，工作人員可以把生產(chǎn)線停下來，了解缺陷產(chǎn)生的原因，避免缺陷的繼續(xù)產(chǎn)生。系統(tǒng)在軟件上的這些設(shè)計(jì)極大方便用戶的使用，用戶</p><p>　　2 使用情況：系統(tǒng)于2002年7月已經(jīng)完成了安裝和調(diào)試任務(wù)，可

86、以穩(wěn)定地檢測(cè)到缺陷，在系統(tǒng)的使用過程中，下面幾點(diǎn)值得我們關(guān)注：</p><p>　?。?）可檢測(cè)的缺陷類型。雖然系統(tǒng)主要用于檢測(cè)三維缺陷，但在使用過程中發(fā)現(xiàn)，由于圖像的背景也有相對(duì)的亮度，而兩維缺陷（主要是一些有色缺陷，如乳化液斑、黑帶、表面夾雜等）的灰度值要比背景的灰度值小，因此系統(tǒng)也可用于檢測(cè)兩維缺陷，但兩維缺陷的檢測(cè)效果不如三維缺陷。</p><p>　?。?）圖像背景不僅與帶卷表面

87、的宏觀狀態(tài)（如板形、帶卷的上下跳動(dòng)）有關(guān)，而且與表面的微觀狀態(tài)（如表面的粗糙度和形貌）有關(guān)。使用中發(fā)現(xiàn)，在同樣條件下，同一帶卷上、下表面的背景圖像也會(huì)存在很大差別，這只能從表面的微觀狀態(tài)角度來解釋。是否可以通過這種方法獲取鋼板表面粗糙度和形貌方面的信息是一個(gè)值得研究的課題。</p><p>　?。?）系統(tǒng)的防護(hù)。由于精整線的環(huán)境比較好，因此并未考慮太多的防護(hù)問題。使用過程中發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)完全可以滿足現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境要求，所

88、有設(shè)備（尤其是光源、攝像頭等精密設(shè)備）均未出現(xiàn)過故障。需要注意的是下表面的攝像頭上會(huì)有雜物落在鏡頭上，如果雜物數(shù)量不多，則不影響使用；如數(shù)量多就需要用壓縮空氣吹掃一下，可以在每次生產(chǎn)線檢修的時(shí)候進(jìn)行清掃。</p><p>　?。?）系統(tǒng)的作用。在沒有檢測(cè)設(shè)備情況下，質(zhì)檢人員只能將帶卷停下來，用肉眼來檢查帶卷表面，這樣不僅影響了生產(chǎn)效率，而且不能對(duì)整個(gè)帶卷表面進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，質(zhì)檢人員的工作強(qiáng)度非常大。使用過程中發(fā)現(xiàn)

89、，盡管生產(chǎn)線的速度不是很高，最高速度也就是90m/min，但即便在這種速度下，對(duì)于一些比較明顯的缺陷，如尺寸較大的邊折印、銹斑等，用肉眼也難以檢測(cè)，更不用說在速度高的情況下去檢測(cè)更小尺寸的缺陷。因此在生產(chǎn)線上安裝這套系統(tǒng)具有非常重要的意義，能夠?qū)①|(zhì)檢人員從繁重的工作中解脫出來，并保證對(duì)帶卷表面質(zhì)量有一個(gè)準(zhǔn)確、完整的評(píng)估。如果將這套系統(tǒng)安裝在軋制線上，在檢測(cè)到周期性缺陷時(shí)自動(dòng)報(bào)警，從而避免缺陷的繼續(xù)產(chǎn)生，達(dá)到表面質(zhì)量控制的目的，那么將給企

90、業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)利益[11]。</p><p><b>　　3 結(jié)論</b></p><p><b>　　本系統(tǒng)特點(diǎn)為：</b></p><p>　　在硬件和軟件上進(jìn)行了獨(dú)特的設(shè)計(jì)，可用于在線檢測(cè)冷軋帶鋼的表面缺陷。</p><p>　　不僅可以有效地檢測(cè)三維缺陷，而且可以檢測(cè)兩維缺陷。</p

91、><p>　　系統(tǒng)的所有算法都由軟件實(shí)現(xiàn)，方便了系統(tǒng)的更新。</p><p>　　系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的軟件功能，用戶只需點(diǎn)擊幾個(gè)按鈕便能完成檢測(cè)過程。雖然系統(tǒng)已經(jīng)在生產(chǎn)線上得到了成功的應(yīng)用，但是作為國(guó)內(nèi)開發(fā)的第1臺(tái)在生產(chǎn)線上使用的冷軋帶鋼表面質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，存在的問題還有不少。如何能夠?qū)ΜF(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行完善，并且將其推廣應(yīng)用到其它生產(chǎn)線仍然是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)。一套檢測(cè)設(shè)備能否成功應(yīng)用于生產(chǎn)線不僅

92、取決于設(shè)備本身，而且有賴于設(shè)計(jì)、開發(fā)人員對(duì)生產(chǎn)線的熟悉程度和使用人員對(duì)設(shè)備的熟悉程度，因此，我們希望與國(guó)內(nèi)的鋼鐵企業(yè)合作，為提高國(guó)產(chǎn)板帶產(chǎn)品的表面質(zhì)量及在國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力而努力。</p><p>　　2 產(chǎn)品方案和金屬平衡</p><p>　　2.1 產(chǎn)品方案的制定</p><p>　　2.1.1 產(chǎn)品方案</p><p>　　產(chǎn)品方案定

93、義：產(chǎn)品方案是指所設(shè)計(jì)的工廠或車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品名稱、品種、規(guī)格、狀態(tài)以及年計(jì)劃產(chǎn)量?，F(xiàn)根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)產(chǎn)品的要求；產(chǎn)品在全國(guó)的平衡；建廠地區(qū)的資源條件、自然條件、投資等確定了冷軋帶鋼及鋼板的規(guī)格（見表2.1）</p><p><b>　　表2.1 產(chǎn)品方案</b></p><p>　　2.1.1 生產(chǎn)方案</p><p>　　生產(chǎn)方案是指為完

94、成規(guī)定的產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)而采取的生產(chǎn)方法。</p><p>　　本車間設(shè)計(jì)采用五機(jī)架連軋機(jī)組。</p><p><b>　　2.2 坯料的確定</b></p><p>　　2.2.1 坯料的選擇</p><p>　　根據(jù)金屬平衡表，年產(chǎn)量155萬噸的冷軋產(chǎn)品，年需要熱軋鋼卷164.89萬噸。</p><

95、p>　　使用熱軋板帶為原料，坯料最大厚度取決于設(shè)備條件，坯料最小厚度取決于成品厚度、鋼種、成品的組織和性能要求以及供坯條件。原料由熱軋廠供應(yīng)，設(shè)計(jì)確定冷軋廠所需的熱軋?jiān)系姆N類、斷面形狀、單重及規(guī)格尺寸。</p><p><b>　　1）原料規(guī)格：</b></p><p>　　帶鋼寬度：700~1600mm</p><p>　　帶鋼厚度：

96、1.00~5.00mm</p><p>　　鋼卷內(nèi)徑：Φ700mm</p><p>　　鋼卷外徑：Φ1100~2000mm</p><p>　　鋼卷重量：最大30噸</p><p>　　單位質(zhì)量：最大25kg/mm</p><p>　　2）熱軋?jiān)暇砑夹g(shù)要求：</p><p>　　① 帶鋼寬度允

97、許偏差：0~+20mm。</p><p>　?、?熱軋帶鋼最大波浪度為：</p><p>　　1.8~3.0mm 帶長(zhǎng)每2mm最大到20mm；</p><p>　　3.1~4.5mm 帶長(zhǎng)每2mm最大到15mm；</p><p>　　4.6~5.0mm 帶長(zhǎng)每2mm最大到10mm。</p><p>　　③ 熱軋帶鋼原料

98、不應(yīng)有邊緣裂口、裂縫或向上彎起90°以上的邊緣，應(yīng)卷緊，邊緣整齊，內(nèi)圈無舌頭。</p><p>　?、?熱軋帶鋼表面不得有氣泡、結(jié)疤、折迭、裂縫、夾雜、壓入氧化鐵皮，側(cè)面不允許有分層，必須脫油、脫脂、無漆。</p><p>　　⑤帶鋼表面允許有深度（或高度）不大于厚度負(fù)（或正）偏差之半的壓痕、裂紋、麻點(diǎn)、劃傷及軋輥所造成的網(wǎng)紋。</p><p>　?、藓穸?/p>

99、偏差見表2.2</p><p><b>　　表2.2 厚度偏差</b></p><p>　?、咄苟龋和苟仁侵复怪避堉品较驒M截面上，中點(diǎn)厚度與距帶鋼邊部40mm處厚度的差值，最大允許凸度見表2.3</p><p>　　表2.3 最大允許凸度</p><p>　　2.3 金屬平衡表的制定</p><p&g

100、t;　　2.3.1 金屬平衡</p><p>　　金屬平衡是指生產(chǎn)車間在一定時(shí)期內(nèi)（通常為一年）所生產(chǎn)的產(chǎn)品的收支情況，即投入與產(chǎn)出情況。編制金屬平衡表的目的是確定出為完成年計(jì)劃產(chǎn)量所需的投料量。根據(jù)產(chǎn)品方案和設(shè)計(jì)的主要生產(chǎn)線，制定了各種冷軋產(chǎn)品的金屬平衡表（見表2.4）。</p><p>　　表2.4 金屬平衡表</p><p><b>　　3 軋制工藝

101、流程</b></p><p>　　3.1 冷軋板帶鋼生產(chǎn)的工藝流程</p><p>　　工藝流程是指完成產(chǎn)品所經(jīng)歷的工序。冷軋帶鋼的工藝流程見圖3.1：</p><p>　　圖3.1 冷軋板帶生產(chǎn)工藝流程</p><p><b>　　3.2 酸洗設(shè)備</b></p><p>　　3.2

102、.1 酸洗設(shè)備原理</p><p>　　酸洗是利用化學(xué)方法除去金屬表面氧化鐵皮的過程，因此也叫化學(xué)酸洗。從熱軋廠送來的熱軋帶鋼卷，是在高溫下進(jìn)行軋制和卷曲的，帶鋼表面在該條件下生成的氧化鐵皮，能夠很牢固的覆蓋在帶鋼表面，并覆蓋著帶鋼的表面缺陷。若將這些帶著氧化鐵皮的帶鋼直接送到冷軋機(jī)上軋制，則其一，在大壓下量的條件下進(jìn)行軋制，會(huì)將氧化鐵皮壓入帶鋼基體，影響冷軋板的表面質(zhì)量及加工性能，甚至造成廢品；其二，氧化鐵皮壓

103、碎后進(jìn)入冷卻潤(rùn)滑軋輥的乳化液系統(tǒng)，會(huì)損壞循環(huán)系統(tǒng)，縮短乳化液的使用壽命；其三，會(huì)損壞表面粗糙度很低、價(jià)格昂貴的冷軋輥。因此，帶鋼在冷軋之前必須清除其表面的氧化鐵皮，除掉有缺陷的帶鋼。酸洗的作用就是去除熱軋來料的氧化鐵皮，使薄板表面光潔，保證表面質(zhì)量，并且防止軋輥磨損。</p><p>　　氧化鐵皮是金屬在加熱、熱處理或在熱狀態(tài)進(jìn)行加工時(shí)形成的一層附著在金屬表面上的金屬氧化物。氧化鐵皮由里到外的分布為：鐵→氧化亞鐵

104、→四氧化三鐵→三氧化二鐵。影響帶鋼表面氧化鐵皮的因素有：終軋溫度和速度、冷卻速度、卷曲溫度和其他因素。因此，采用較大的軋制速度、光滑的軋輥、低的終軋溫度和卷曲溫度以及較高的冷軋速度，均可以減少氧化鐵皮的生成。氧化鐵皮的性質(zhì)包括：松散度、內(nèi)應(yīng)力、附著力和厚度。冷軋廠的酸洗工藝制度要根據(jù)這些性質(zhì)來制定。</p><p>　　影響氧化鐵皮生成的因素包括終軋溫度和速度、冷卻速度、卷曲溫度和其他因素。因此在熱軋過程中要采用

105、較大的軋制速度、光滑的軋輥、較低的終軋溫度和卷曲溫度以及較高的冷卻速度，這些條件都可以對(duì)酸洗產(chǎn)生有力的影響。</p><p>　　酸洗的原料有鹽酸和硫酸，鹽酸與氧化鐵皮反應(yīng)快，與基體金屬反應(yīng)慢，原料損失量較少，因此選擇鹽酸作為酸洗液。其反應(yīng)方程式為：</p><p>　　要求：酸洗溫度在50～80℃；濃度在17%～19%；</p><p>　　酸再生化學(xué)方程式為：

106、 </p><p>　　帶鋼表面上的氧化鐵皮是通過三種作用被清除的：</p><p>　　氧化鐵皮與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被溶解（溶解作用）。</p><p>　　金屬鐵與酸作用生成氫氣，機(jī)械地剝離氧化鐵皮（機(jī)械剝離作用）。</p><p>　　生成的氫原子使鐵的氧化物還原成易與酸作用的亞鐵氧化物，然后與酸作用被除去（還原作用）。</p&

107、gt;<p>　　影響酸洗的因素有氧化鐵皮厚度和結(jié)構(gòu)，酸洗液種類、溫度、濃度、鐵鹽含量和攪拌，鋼鐵成分和其他方面的影響。</p><p>　　3.2.2 酸洗設(shè)備選擇</p><p>　　酸洗的工藝有：靜止式酸洗法，半連續(xù)式，連續(xù)式和鹽酸淺槽酸洗法（優(yōu)點(diǎn)：酸槽淺，酸量小，能量消耗低，停車時(shí)能快速排出酸液，避免過酸洗，便于檢修）。 </p><p>

108、;　　本車間酸洗機(jī)組采用水平式淺槽紊流鹽酸酸洗機(jī)組，原因是淺槽紊流鹽酸酸洗，與傳統(tǒng)淺槽酸洗相比，淺槽紊流鹽酸酸洗具有酸洗帶鋼時(shí)間短，質(zhì)量好、易于操作、作業(yè)率高、設(shè)備質(zhì)量輕、投資少、消耗低、無公害等優(yōu)點(diǎn)。其鹽酸再生副產(chǎn)品-優(yōu)質(zhì)氧化鐵粉純度高、顆粒細(xì)、活性好。故本設(shè)計(jì)采用水平式淺槽紊流鹽酸酸洗機(jī)組。</p><p>　　3.2.3 酸洗設(shè)備參數(shù)</p><p><b>　　機(jī)組主要工

109、藝參數(shù)</b></p><p>　　機(jī)組形式：連續(xù)酸洗機(jī)組</p><p>　　酸洗工藝：淺槽紊流酸洗三段酸洗三段清潔</p><p>　　酸洗工藝速度：最大300m/min</p><p>　　酸洗介質(zhì)：HCL 200g/L</p><p>　　年酸洗量：220萬t</p><p&g

110、t;　　表3.1 冷軋的鋼卷規(guī)格</p><p><b>　　4 主要設(shè)備選擇</b></p><p><b>　　4.1 設(shè)備組成</b></p><p>　　酸洗—軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組 1條</p><p>　　全氫罩式退火爐 45座</p><p>　　五機(jī)架全

111、連續(xù)式冷軋機(jī) UC六輥軋機(jī) 1條</p><p>　　重卷分卷機(jī)組 2條</p><p>　　連續(xù)熱鍍鋅及橫切機(jī)組 2條</p><p>　　4.2 酸軋聯(lián)合機(jī)組</p><p>　　表4.1 酸洗-軋制聯(lián)合機(jī)組主要設(shè)備及性能參數(shù)</p><p>　　4.3 罩式退火機(jī)組</p><