东北大学自动化鞍钢实习报告

东北大学自动化鞍钢实习报告 目 录 第一章 引 言 . - 1 -1.1实习的目的、任务、冷轧厂生产控制系统 . - 7 -3.1 冷轧厂工艺流程及目前设备介绍 . - 7 -3.2 2#线酸洗机组控制系统 . - 11 -3.3 冷轧板厚度自动控制系统 . - 15 -第四章 用万能轧机轧制钢轨生产工艺及特点 . - 18 -4.1生产工艺简介 . - 18 -4.2 孔型系统 . - 19 -4.3 钢轨的万能轧制原理 . - 21 -4.4 CS箱形紧凑万能机架 . - 22 -第五章 鞍钢计量厂 . - 23 -5.1工厂简介 . - 23 -5.2生产设备及工艺流程 . - 24 -第六章 实习总结 . - 25 -6.1心得体会 . - 25 -6.2建议和意见 . - 26 - 参考文献 . - 26 - 第一章 引 言1.1实习的目的、任务、内容及要求1.1.1 实习目的生产实习是自动化专业教学计划中重要的实践性教学环节。学生在较系统地完成了公共基础课、技术基础课和部分专业课的学习后，通过生产实习，使学生进一步巩固和深化学过的基础理论和专业知识理论。学会运用所学知识分析现场实际问题，培养积极探索和不断进取的创新精神，为后续课程的学习和毕业设计打下坚实的基础。学生通过生产实习，可以进一步接触和认识社会，提高社交能力，树立劳动观念、集体观念、纪律观念和创业精神。1.1.2实习任务本次实习安排在鞍山钢铁集团股份有限公司进行，主要包括：炼铁总厂、冷轧厂、大型厂、无缝钢管厂、计量厂等。（1）通过现场参观，熟悉冶金工业自动化生产工艺流程和典型控制系统的构成、功能及特点；了解冶金工业企业的基础自动化、过程自动化、管理自动化系统和生产组织管理系统的组成结构、典型设备。（2）通过听取相关工程技术人员和企业管理者的报告，了解现代工业企业的各种管理、工艺、控制现状和未来发展趋势。1.1.3 实习内容（1） 企业安全教育（2） 现场专家和工程技术人员讲课（3） 参观考察生产流程（4） 现场实习通过实习，要达到以下目的：（1） 了解企业的生产环境、生产过程的基本特点了解企业的产品结构、产品特点、产品销路和生产成本。了解企业生产过程的组织、计划、供能、物料配送的特点。了解企业生产经营发展历史、现状、地位及远景规划。（2） 了解企业生产过程的基本原理、方法、原则- 1 - 熟悉典型企业生产工艺流程、主要工艺指标。熟悉各种传动设备、控制设备和辅助设备的技术数据、应用场合及使用特点。了解并熟悉各种实际控制系统和控制方法。分析图纸和技术文件。（3） 如有必要，可以应企业要求，完成一些技术服务工作，或提出建议和意见。1.1.4 实习要求（1） 实习纪律实习为集体活动，在实习期间实行统一行动、统一指挥。在场内实习时，不得擅自行动，按要求穿着实习服装（安全帽、工作服、防护鞋等）。在实习过程中服从指挥，遵守作息时间，实行早中晚点名制度，不得单独行动。 在实习期间，要讲文明、礼貌，不得打架、喝酒，未经指导教师允许，不得外出。（2） 实习安全在实习全过程的每个阶段时刻注意自身和他人的安全，遵守实习要求中的安全内容的实习单位的安全制度。遇到突发事件时不慌不乱、服从指挥。（3） 实习笔记每人都需带笔记本和笔，在讲课过程中记笔记，在回住宿地之后整理笔记。指导老师不定期检查实习笔记，实习结束后，需上交实习笔记。（4） 乘车由于实习地点在外地，路程较远，需要乘坐汽车，往返厂内实习时也统一乘车往返，因此要求必须听从指挥，严格执行相关纪律和指令。乘车前按照分组整队，经指导教师点名后，等候指令。上下车时做到有秩序，服从安排，注意谦让，互相帮助，保持车内卫生。（5） 住宿参加实习的所有人员在实习期间都必须在住宿地住宿，不允许擅自离开，绝对不允许夜不归宿。保管好自己随身携带的物品，特别是贵重物品要妥善保管。（6） 就餐实习队负责联系办理就餐卡（每卡预存50元，由各寝室长负责收取，在领取多 - 2 - 功能卡、房间钥匙时一起缴纳；按照鞍钢实业集团有限公司生活服务分公司的要求，食堂收取实际发生的就餐费用15%的管理费，该费用由就餐人员自己承担；自己准备餐具。）（7） 卫生为保持、维护东北大学形象，要求全体同学保持环境卫生，包括汽车、驻地和实习工厂。在车内、寝室内和工厂内禁止吸烟，要注意个人形象、个人卫生和寝室卫生。个人要注意饮食、饮用水的卫生，不得食用（饮用）来路不明、变质的食品、饮料，防止腹泻、急性肠炎、肝炎等突发疾病。汽车内和实习工厂的卫生由全体同学自行负责。驻地的寝室卫生，由各寝室同学负责打扫。 1.2实习单位概况1.2.1 鞍山钢铁集团公司简介鞍山钢铁集团公司总部坐落在辽宁省鞍山市，鞍山地区铁矿石资源丰富，已探明的铁矿石储量约占全国储量的四分之一。周围还蕴藏着丰富的菱镁石矿、石灰石矿、粘土矿、锰矿等，为黑色冶金提供了难得的辅助原料。中长铁路和沈大高速铁路穿过市区，大连港、营口港、鲅鱼圈港与海内外相通，交通运输条件便利。 鞍钢始建于1916年，前身是日伪时期的鞍山制铁所和昭和制钢所。1948年鞍钢成立，是新中国第一个恢复建设的大型钢铁联合企业和最早建成的钢铁生产基地，被誉为“中国钢铁工业的摇篮”、“共和国钢铁工业的长子”。60年来，鞍钢为国家经济建设作出了巨大贡献，累计生产钢3.81亿吨、铁3.75亿吨、钢材2.77亿吨；上缴利税1245亿元，相当于国家对鞍钢投入的23倍。鞍钢累计向祖国各地输送了近6万名优秀干部、工程技术人员和技术工人，为各地培养了11万余名各类人才。经过六十年的建设和发展，目前钢铁主业已形成鞍山、鲅鱼圈、朝阳三大生产基地的发展格局，具有钢、铁、钢材2500万吨的综合生产能力，成为以汽车板、家电板、集装箱板、船板、重轨、石油管、管线钢、容器板、冷轧硅钢等为主导产品的精品钢材生产基地。能够生产16大类钢材品种，120个产品细类，600个钢牌号，42000个规格的钢材产品，广泛应用于国民经济各领域。鞍钢全面通过ISO9002质量体系认证，船用钢通过9国船级社认证，石油管通过 - 3 - API认证，建筑材料通过英国劳氏公司CE标志认证书，钢铁主体通过ISO14000环境管理体系认证和OSHMS职业安全健康管理体系认证。钢材产品按国际先进水平标准组织生产有了可靠保证。鞍钢将认真落实科学发展观，加快推进“四个转变”，即在长大方式上，从投资新建为主向投资新建与兼并重组并重转变；在产业布局上，从内陆发展向沿海发展和国际化经营转变；在自主创新上，从核心技术的“追随者”向“领跑者”转变；在对外输出上，从单一的产品输出向技术输出和管理输出转变。到2015，实现“全面腾飞”奋斗目标，即：年产钢进入世界钢铁行业前10位，成为钢铁业特强、多角化产业协调发展，具有国际竞争力，能够引领世界钢铁工业发展的特大型跨国集团。 1.2.2 鞍钢股份有限公司简介鞍钢股份有限公司成立于 1997 年 5 月 8 日，注册资本为 72.34 亿元。2008 年度，鞍钢股份生产铁 1607.82 万吨，生产钢 1599.69 万吨，生产钢材1498.49万吨。按中国企业会计准则，鞍钢股份截至 2008 年 12 月 31 日止年度，营业收入为79.616 百万元，利润总额为 3,842 百万元，净利润为2,989 百万元，基本每股收益为0.413元，全面摊薄净资产收益率为 5.63% 。截至 2008 年末，鞍钢股份总资产为 92,179百万元，股东权益为 53,103 百万元，每股净资产为 7.34 元。鞍钢股份拥有鞍钢集团全部焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等整套现代化钢铁生产工艺流程及相关配套设施，并拥有了与之配套的能源动力系统 ，实现了钢铁生产工艺流程的完整性、系统性。鞍钢股份是国内大型钢材生产企业，主要业务为生产及销售热轧板、冷轧板、镀锌板、彩涂板、硅钢、中厚板、线材、大型材、无缝钢管等产品。目前，鞍钢股份有限公司的成员单位有：炼铁总厂、化工总厂、第一炼钢厂、第二炼钢厂、第三炼钢连轧厂、钢材加工中心、热轧带钢厂、中厚板厂、无缝钢管厂、冷轧硅钢厂、大型厂、冷轧厂、线材厂、第一发电厂、供电厂、给水厂、燃气厂、氧气厂、计量厂、设备处、冶金运输厂、原燃料储运分公司、材料储运分公司、质量检验中心、技术中心。 - 4 - 第二章 烧结分厂原料系统2.1 工艺概述由于我国的铁矿多为贫矿，为了使铁矿中铁含量增加，便于冶炼，所以在我国大多数冶炼厂都有烧结厂或者烧结车间。烧结是把铁矿粉烧结成块矿，作为炼铁原料。烧结厂是炼铁原料准备的中间工厂。烧结的过程是根据炼铁的要求，将细粒的含铁原料、熔剂、燃料进行配料、混合造球、铺料点火、抽风烧结，而后再降温固结，经破碎、筛分、冷却、整粒后把成品运往炼铁厂。返矿重新参加配料、铺底和烧结。烧结过程的基本原理就是把准备好的混合料在烧结机上进行点火并通过抽风的作用，使混合料中的固定碳燃烧，产生高温，混合物局部软化或者熔化，发生一系列的化学反应，生成一定数量的液相，随后由于温度降低，液相冷却而凝固成块。2.2 自动控制系统的构成鞍钢西区烧结计算机控制系统采用三电一体化控制系统，按工艺流程共设有 14 个 PLC控制站（不包括余热回收等随工艺设备本体带来的控制站），如图 1 所示，系统采用工业以太网双网冗余的设计方案完成两台烧结机系统的生产与控制，所有控制站、操作站、工程师站之间通过冗余以太网连接；各变电所及控制室之间的以太网通过光纤连接。配料秤、计量秤与相应的 PLC 控制站之间的数据交换通过 Profibus-DP 通信网络完成；变频器与相应的 PLC 控制站之间的数据交换通过 MB+通信网络完成。整个控制系统分别完成烧结机及环冷机系统控制，含铁原料接受系统控制，配料系统控制，制粒与成品筛分控制，除尘卸灰控制，主抽风机控制等。各 PLC 控制站分别放置在主电气楼配电室，原料库配电室，配料配电室，成品配电室及燃料配电室。硬件配置主要有主机架、扩展机架、电源、CPU 模块、接口模块、以太网通信模块以及数字量和模拟量输入/输出模块等。软件设计主要分为电控和仪控两大部分，电控部分完成系统有关数字量的联锁与控制，仪控部分完成相关模拟量的转换，计算和 PID 控制，如图2-1所示。 - 5 - 图2-1鞍钢烧结2328平方米工程控制系统网络配置示意图 2.3 自动控制系统主要实现的功能2.3.1配料系统的自动控制将烧结用的新原料，混匀矿、熔剂、生石灰。燃料等与冷返矿按要求的配比进行自动给料的过程称为配料系统的自动控制。排料量设定值的确定所谓干配比是指按照烧结矿的化学成分以及高炉对烧结矿的要求，经计算求出的各种原料之间配合比例（干量）。湿配比是指各原料的湿料量与总配料量（湿量）的比例。根据干配比和水分率经计算求出各种原料的湿配比，再根据制粒混合料槽料位之需要，确定的总配料量可求出每台配料秤排料量的设定值。WSj WTS2 HKj （2.1） 式2.1中：WSj 为第 j 个贮矿槽排料量设定值；WTS2 为总配料量；HKj 为第 j 个贮矿槽湿配比；j 为贮矿槽编号。其中总配料量 WTS2 是根据制粒室混合料槽料位控制计算得到或由操作工根据实际生产情况人工设定的。2.3.2 配料系统的控制方式配料系统具有如下几种控制方式：1）由 PLC 进行设定值控制PLC 完成湿配比及排料量设定值的计算后，将此信号送给配料二次表作为设定信号，由配料二次表完成闭环控制。PLC 输出的料量设定值信号，既可以经过自动- 6 - 运算得到，也可以在操作站上进行手动设定。配料二次仪表根据排料量设定值和测量值进行 PI 控制运算，由 PLC 输出控制信号给变频器完成配料系统的自动控制。2）配料仪表单机闭环控制单机闭环自动控制是在配料秤二次表面板上直接设定排料量设定值，由配料二次仪表完成单机自动配料。3）直接由 P 比进行速度控制在操作站上手动设定变频器的速度值，由 PLC 直接输出此速度设定信号给变频器，完成手动给料控制。第三章： 冷轧厂生产控制系统3.1 冷轧厂工艺流程及目前设备介绍3.1.1工艺流程介绍由现场技术人员介绍的冷轧2#线的工艺流程如下图所示，拥有150万吨的生产能力，原料厚度3.0mm的钢板，通过扎制后的成品在0.4mm左右。在工序上，通过酸洗除去原料表面的杂质；通过平整机组使得钢板表面获得良好的平面面貌；通过重卷机组将大卷分为若干小卷，满足客户需要。整个生产流程均拥有较高的自动化水平，特别提到激光焊机，全自动无人，是保证整个扎制过程不间断进行提供了重要的工序。图 3-1 冷轧厂工艺流程图 - 7 - 3.1.2冷轧厂现有控制设备介绍由于设备引进和改造的时期不同, 彼此自动化水平相差很大，且控制设备不统一，具体情况如下。硬件设备（1） 盐酸再生 3台SIEMENS S5-115U PLC，两台pc32-T,操作系统为Windows For Workgroup，使用Wonderware公司的Intouch软件包开发监控应用程序。（2） 盐酸洗 3台瑞典Sattcon31 PLC，分别负责头、中、尾部全线控制，盐酸拉矫机采用GETexas PC，LYNXOS2.1.0操作系统，盐酸焊机使用1台SIEMENS S5-135U PLC。（3） 连轧机 14台连轧机14台SIEMENS MMC216多微机，BD216 操作系统,用PL/M286语言编程。（4） 罩式退火炉 4座EBNER炉采用3台SIEMENS S52115U PLC。老24座N2炉 1台IPC610,CPU80386,MS DOS 6.0 操作系统, 用GW BASIC编程,并通过3964R软件包与1台SIEMENS S52135U PLC相连组成控制系统。新36座LOI炉 1台PC322R,CPU80486,DRDOS系统,用Turbo Pascal编程,通过ARC-NET网与18台SIEMENS S5-115U PLC相连构成系统。较新36座LOI炉 1台PC32-20，CPU 80386 ,ConCurrent Dos操作系统,用Turbo Pascal编程, 通过3964R软件包与BCU(DDC控制器)通信。(5) 平整机 5台SIEMENS MMC286多微机,BD286操作系统,用PL/ M286语言编程。(6) 剪切线 1#剪切线由3台S5-135U PLC和1台SIEMENS SIMADYND组成，1 #剪包装线由1台S5-115U PLC完成自动包装；2#剪切线采用1台S5-135U PLC 控制；3#剪切线用1台S52155U PLC控制；纵向剪切线采用美国GETexas PC 机，LYNXOS操作系统，用3COM网卡，采用TCP/IP协议。网络通信如上所述，盐酸洗、盐酸焊机、EBNER罩式炉、连轧机、平整机、1#剪切线(含包装线)、2#剪切线、3#剪切线均无上位机，给系统连网带来了困难，遵循可靠、实用、节约的原则，在CIMS系统和底层工控机或PLC间，配置若干台PC机。这些PC机的主要功能是从下面采集实时数据,处理后打包送到CIMS系统的ORACLE数据库 - 8 - 中, CIMS系统收到这些数据后，再作相应的功能处理。这些新增的PC机，我们称为LEVEL-2系统，它起到1个Gateway (网关)的作用，即把应用不同的网络协议的网，通过Gateway的翻译连起来, LEVEL-2通过HUB连到IBM RS26000上，构成Client/Server结构。LEVEL-2 与底层通信通过RS232口，采用点到点的通信方式，协议为RS232。图3-2 冷轧厂系统网络图控制系统软、硬件LZ-CIMS底层控制系统在实现生产自动控制的前提下,完成数据的采集、处理和传输。底层数据是CIMS的基础，底层通信设计的好坏决定了CIMS的成败。在软、硬件总体构想上，力求简练、开放、通用，尽量减少今后应用系统的维护量，延长应用系统的生命周期。(1) 盐酸再生和盐酸洗1) 盐酸再生为了不影响再生机组现有的PC32-T安全性能，新增PC Server机直接与3 台S5-135U通过点到点通信来交换信息，它与原PC32-T在功能上互不干扰,增强了系统的可行性和安全性。- 9 - 2) 盐酸洗因为盐酸再生的现有上位机PC32-T使用Intouch软件包，通过串行口已能与盐酸中部Sattcon31交换数据，所以盐酸洗新增PC Server也用Intouch 软件包与3台Sattcon31分别采用点到点的通信方式来采集数据。同样，焊机通过RS232口用Intouch采集数据。根据拉矫机PC机的特点，可直接挂到HUB1上，通过在新增的PC机(PC Server)上的ODBC for Informix与之构成C/S结构，使拉矫机上的数据先送到PC Server上，处理后再送到RS26000上。在盐酸洗生产线上还开发了PC MMI，填补了无监视跟踪画面的空白。硬件上，PC Server通过以太网，接两台PC MMI；软件上，PC Server利用Intouch软件包与PC MMI实时交换数据。(2) 罩式炉炉区分两个控制室, EBNER炉和较新LOI炉控制系统在北区，新LOI炉和N2 炉在南区。这样，南、北两区各增加1台PC Server，EBNER炉没有上位机,在其Master S5-115U PLC上插入1块CP524通信板，与PC Server相连，较新LOI炉上位机PC32-20和新LOI炉上位机PC32-R通过修改和增加程序，用来负责向RS-232口写所交换的数据。N2炉的上位机通过3964R通信软件包, 新增MOXA C104A多用户卡与PC Server进行点到点通信。(3) 连轧机和平整机连轧机所用的MMC216是介于S5 PLC和微机间的一种过渡产品，没有通用性和开放性，是系统开发的难点，经过反复研究和试验，依据LoaderDebuger特性，模仿指令，开发出专用通信软件包。MMC216的MADI Comp uter(人机接口计算机)与PC Server相连。平整机使用的MMC286是MMC216 的升级产品, 两者特性基本一样, 新增PC Server与MMC286的SOVE Comp uter(设定值处理计算机)相连,实现信息交换。(4) 剪切线1 # 、2 # 和3 # 剪切线都采用SIEMENSS5-135U 或S5-155U PLC ，3 条剪切线控制系统相通相容，为此，建立共用的SINEC L2网，S5增加CP5431 通信板与PC Server共同挂网。冷纵剪所用的GE Texas PC直接挂到HUB7上, 具体情况和盐酸拉矫机一样。LEVEL-2 PC的应用软件结构见图3.3，共有5个进程组成，辅助若干个初始表单，其中P0是整个应用系统的主控进程，它负责调度和监视P1P4 进程活动。 - 10 - P1主要用于同原始数据打交道的1个进程，该进程将根据信息源表的说明负责从原始数据源处取数据，并把所取数据送到缓冲区或建立中间结果值表。P2主要处理P1采集来的数据并整理后准备往ORACLE表发送。P3进程负责操作ORACLE表，并把实时数据存入ORA2CLE表里。P4进程处理应用系统出现的错误信息，并把相应信息传送到屏幕进行报警和提示。1数据库数据源图3-3 应用软件结构图 3.2 2#线酸洗机组控制系统3.2.1 酸洗机组介绍酸洗机组是保证冷轧成品质量的关键设备之一。它的主要作用是借助于机械和化学的作用，把从热连轧厂来的带钢钢卷表面氧化铁皮及污垢去掉，得到表面清洁的带钢，避免轧制时产生缺陷和损坏轧辊。另外，对在酸洗后要进行全连续轧制的带钢进行烘干，防止已经酸洗好的带钢表面重新氧化。鞍钢新轧冷轧2# 生产线连续酸洗机组由入口段、酸洗工艺段、出口段三部分组成。 入口段主要由步进梁、开卷机、矫直机、切头剪、焊机、入口活套、拉矫机等设备组成，主要进行带钢开卷、切去不合格头尾、焊接、拉矫等处理。- 11 - 出口段主要由出口活套、圆盘剪、碎边剪等设备组成，主要进行带钢切边等处理。 酸洗工艺段主要由酸洗段、漂洗段、带钢干燥器、排酸雾系统等设备组成，主要进行带钢酸洗、漂洗、烘干等处理。 3.2.2酸洗机组控制系统生产要求（1）酸液温度控制根据所生产的带钢厚度、宽度和钢种的不同，对酸液的温度要求也不同。对氧化铁皮难以洗掉以及较厚的带钢，温度不能太低。因此，酸液由石墨热交换器通过蒸汽加热，并设置相应的酸液温度控制系统，以满足生产的温度要求。(2)加热/操作循环转换阀控制在加热循环操作方式下，加热循环阀开启而操作循环阀关闭，循环泵将酸液从循环罐抽出通过热交换器加热后送回到循环罐中，保持酸液温度到所要求的操作温度。在操作循环方式下，操作循环阀开启而加热循环阀关闭，循环泵将酸液从循环罐抽出通过热交换器加热后送到酸洗槽，酸洗带钢。加热8 操作循环方式是通过相应的加热8 操作循环转换阀的切换进行转换的。(3)酸循环量根据机组运行速度变化在酸洗生产时，循环泵不断地将酸液从循环罐抽出通过热交换器加热后送到酸洗槽，对带钢进行酸洗。为了达到较好的酸洗效果，同时降低生产成本，在控制系统中设计了根据机组运行速度变化确定酸循环供酸量的控制策略。酸循环供酸量与机组运行速度之间有函数关系：Y=F(x)：F(x)=110 (x80) （3.1） F(x)=110+(80-x)0.84 ( 80x230) （3.2） 上式中，Y为供酸量,m3/h；x 为机组速度，m/min。 3.2.3 2#线连续酸洗机组控制系统组成鞍钢新轧冷轧2# 生产线连续酸洗机组自动控制系统，采用了先进的“基础自动化, 二级过程控制计算机+三级生产管理计算机”的ELC一体化结构，构成了一套功能完备的综合控制系统。基础自动化系统采用电气- 仪表一体化设计，主要由监控操作站、过程控制PLC以及通信总线等组成。- 12 - 操作站采用工业控制计算机，用于实现生产过程的监视、操作、报警、趋势记录、报表打印等。采用SIEMENS 公司WINCC 监控组态软件，进行操作站监控操作画面的组态编程。过程控制PLC采用SIEMENS公司S7-400 PLC，用于生产过程的数据采集、回路控制、顺序控制以及连锁等。通过编程器，采用STEP 7语言程序，对PLC进行系统逻辑控制编程。采用工业以太网，通过网络交换机，进行控制系统之间的数据通信。整个基础自动化系统共设有四套PLC，即入口钢卷运输PLC1、入口段PLC2、出口段PLC3、以及工艺段PLC4。酸洗工艺段PLC4 的系统配置，如图所示，其主要设备包括：S7-400主机架；CPU416-2DP 模块；电源模块；以太网通信模块；DP接口通信模块；ET200M I/O站（包括(IM153-1接口模块、I/O模块等）；ET200B 32DI( 输入模块；ET200B 16DO输出模块。由于酸洗机组工艺线布置非常长，使得各个设备的检测和控制点位置距离控制室非常远，因此，PLC 系统主要采用了ET200系列远程I/O 站，通过Profibus 现场总线与控制室S7-400 PLC相连的结构形式，以利于管线敷设施工，节省大量电缆材料，也方便系统调试。工艺段酸循环泵变频控制器，也通过Profibus现场总线与控制室S7-400 PLC相连。工艺段现ET200M I/O站设置位置如下：ET1 1#酸洗槽；ET2 2#酸洗槽；ET3 3#酸洗槽；ET4漂洗槽；ET5 1#酸循环罐；ET6 2#酸循环罐；ET7排酸雾系统；ET8 3# 酸循环罐；ET9冷凝水罐；ET10脱盐水罐；MCC2工艺段马达控制中心。工艺段现场操作箱ET200B I/O站设置位置如下：P41 1# 酸洗槽；P42 2# 酸洗槽；P43 3# 酸洗槽；P44漂洗槽；P45漂洗槽。- 13 - 图3-4 酸洗工艺段PLC4系统配置3.2.3 2#线连续酸洗机组控制系统主要功能酸洗工艺段的主要仪表检测和控制以及电气逻辑连锁控制功能有：1#3#酸洗槽循环泵控制；废酸泵控制；酸液浓度控制泵控制；1#3#酸循环罐液位检测；1#3#酸洗槽热交换器温度控制；1#循环罐Fe+HCL离子浓度检测；加热/操作循环转换阀控制；冷凝水回收电导率检测；酸循环流量检测与控制；漂洗循环泵、脱盐水泵、冷凝水泵和漂洗水泵控制；漂洗槽第1段液位和第4段PH值检测；漂洗槽第5段电导率控制；冷凝水罐、脱盐水罐和漂洗水罐液位检测；冷凝水/脱盐水温度检测与控制；带钢干燥器风机和热交换器温度控制；排酸雾风机和洗涤水泵控制，电导率和液位检测，预分离器和净化塔压力差监视，洗涤水流量检测；污水坑液位检测及污水泵控制；能源介质（脱盐水、冷凝水、生活水、蒸汽、废酸、再生酸）消耗检测；1#3# 酸洗槽、漂洗槽槽盖控制；酸洗段、漂洗段挤干辊控制。在酸洗机组生产过程中，通过基础自动化系统监控操作站CRT画面，操作人员可以随时监控、了解整个机组的过程状态，以及各种工艺数据、能源介质供应和设备运行情况等，以便通过键盘或鼠标进行各种相关操作，完成对整个酸洗机组生产过程的监控和操作。操作站提供了下列主要监控操作功能：屏幕菜单显示；工艺流程图画面显示；过程状态显示；设备操作方式显示及选择；控制回路显示及选择；设定值显示及给定；过程值显示；趋势记录；报警；报表打印。为便于操作，操作站提供了必要的监控操作画面，其中，酸洗工艺段主要监控操作- 14 - 画面有：总貌；1# 酸洗槽；2# 酸洗槽；3# 酸洗槽；漂洗槽；带钢干燥器；排酸雾系统；酸再生系统（与酸洗机组生产有关部分）。3.3 冷轧板厚度自动控制系统3.3.1 厚度偏差形成的原因冷轧过程中的带钢厚度偏差主要由热轧原料的厚度偏差以及冷轧过程中产生的厚度偏差构成。（1）来料在热轧过程中产生厚度偏差的原因有：1）轧辊偏心；2）带钢头尾部张力的消失；3）带头和带尾的温度差；4）冷却系统造成的温度不均；5）与运输辊道以及冷却辊组接触产生的局部温度偏差；（2）带钢在冷轧过程中产生厚度偏差的主要原因有：1）支撑辊轴承油膜漂移引起的辊缝变化；2）轧辊热变形引起的辊缝偏差；3）轧机机架弹性变形引起的辊缝偏差；3）轧辊偏心；5）带钢张力波动所引起的轧制力变化；3.3.2 厚度控制原理（1） 厚度偏差的检测目的是掌握轧制过程中每时每刻带钢厚度偏差的大小。（2） 厚度偏差的消除根据厚度偏差大小，计算出调节量，输出控制信号，然后根据控制信号，调节机构动作，完成调节过程。 - 15 - 图3-5 厚度控制系统3.3.3 厚度自动控制系统组成 冷轧机厚度自动控制系统由反馈控制回路、前馈控制回路、物流控制以及各种补偿功能构成。自动厚度控制系统的检测仪表由各机架入口、出口张力辊，0#机架前后X射线测厚仪，1#机架后和4#机架后各一台射线测厚仪以及0#机架前后、4#机架后各一台激光测速仪组成。冷连轧机组及检测仪表组成如下图： 图3-63.3.4 控制系统说明（1）前馈控制利用入口测厚仪，以设定值为标准，检测到未轧制带钢的不规则厚度偏差，将厚度偏差的平均值存入位移寄存器中，并通过该寄存器将这一平均值同步地传递给辊缝。对执行元件进行相应的修正，通过调整张力来消除来料的厚度偏差。（2）反馈控制利用出口测厚仪检测出口带钢的厚度偏差，并取规定长度上厚度偏差的平均值，把这一平均值转换成执行机构的修正值，通过调整张力，把修正值作用于轧制辊缝，以消除轧制厚度偏差。（1） 物流控制所谓物流控制就是依据金属秒流量相等的原理，利用各机架的速度变化来消除厚度偏差。- 16 - 1） 常规物流控制V1H1=v2H2=vxHx （3.3） 式中 v-带钢速度 H-带钢厚度 X-机架号上式表明，各机架的压下量只随速度变化而变化。严格遵守物流定律，对于来料厚度控制极为重要。对1#机架后厚度偏差的进一步控制，也是对1#机架速度的反馈控制。该控制环路记录1#机架后所保持的厚度偏差，并跟踪到2#机架，同时对1#机架进行速度修正。通过2#机架辊缝变化对速度修正所引起的张力变化进行控制，从而补偿1#机架所遗留的厚度偏差。速度的反馈控制同样应用于2#机架以及后面的其它机架，这就是所谓的机架间常规物流控制。 2） 扩展物流控制将物流恒定方程进一步扩展到1#机架前张力辊组，把轧机入口段作为无压下0#机架，即有下式：v0H0=v1H1=vxHx （3.4） 如果设定来料厚度为H0,其厚度偏差为H0,相应入口速度的补偿值为v0则形成新的物流相等方程式如下:(v0+v0) (H0+H0)=v1H1 （3.5） 已知入口厚度为H0,1#机架出口厚度为H1,来料厚度存在偏差H0,为了保证1#机架出口厚度符合要求，必须对入口速度进行修正。这样入口张力辊就在速度控制下传动，同时在入口张力辊组和1#机架之间进行张力控制，将速度变化引起的入口张力波动转换成1#机架辊缝的变化，这样就能保证入口机架有恒定的带钢张力。 （2） 补偿功能 1）轧制效率补偿补偿轧机在加减速期间，由于轧制速度变化而影响轧制力变化所产生的厚差，其实质是由于轧制速度的变化而影响轧辊摩擦。 2）卷取机附加加速度补偿- 17 - 在厚度自控中，厚度偏差的修正导致带钢最终出口速度的变化。为了保持轧机和卷取机之间的张力恒定，卷取机应根据轧机的情况进行加速或减速，补偿因速度变化而造成的张力波动。3）油膜补偿支持辊采用油膜轴承，油膜的厚度取决于轧制速度和轧制力，这些因素的补偿采用特性曲线进行。4）轧辊偏心补偿主要是减少由于轧辊偏心而引起的周期性厚度偏差，这些厚度偏差是由于支持辊磨削或装配时轧辊同心度存在差异以及轧辊本身的椭圆度所引起的。它是通过检测实际带钢出口厚度和负载轧制力，对轧制力进行修正的一种反馈控制。 第四章 用万能轧机轧制钢轨生产工艺及特点 4.1生产工艺简介随着各国铁路部门采取高速重载运输方案，对钢轨的要求越来越严格。为满足铁路部门高精度的要求，各国钢轨生产厂家对钢轨生产工艺生产设备生产技术进行了改进(2002年12月19日鞍钢万能轧制生产线在试车成功）。使得生产出的钢轨在性能、断面尺寸、表面质量上均有了较大提高。4.1.1传统的和先进的钢轨生产工序比较传统钢轨的生产工艺为：平炉（转炉）DH真空装置浇铸钢锭均热炉加热初轧机开坯冷却上料加热炉二次加热开坯机开坯粗轧精轧打印机缓冷冷却矫直探伤补矫锯头钻孔质量检查发货。 先进钢轨生产工艺为：电炉或转炉LF炉VD炉连铸缓冷加热高压水除鳞一次开坯二次开坯万能粗轧万能中轧二次高压水除鳞万能精轧打印机冷却矫直检测中心（表面检查、平直度测量、超声波探伤）补矫锯头钻孔质量检查发货。 - 18 - 4.1.2传统与先进的钢轨生产的产品对比两种不同工艺的对比：传统钢轨生产工艺不能生产50m以上长尺钢轨，先进的钢轨生产工艺能生产100m以上长钢轨；传统钢轨生产工艺没有除鳞设备，不能很好保证钢轨表面质量，而先进的钢轨生产工艺二次除鳞可保证钢轨的表面质量；传统钢轨生产工艺改造前钢轨矫直存在矫直盲区，端头平直度、端头扭转较难控制，端头扭转要靠轧制工序进行控制。先进的钢轨生产工艺实现了长尺矫直和长尺探伤，可减少矫直盲区和探伤盲区；传统钢轨生产工艺加热炉加热的钢坯温度不均,造成一支钢轨断面尺寸的波动；成品断面的对称性不理想,轨高、底宽、腹高等尺寸控制精度不高；钢轨腿端加工不好。先进的钢轨生产工艺用万能轧机生产钢轨，可保证钢轨的尺寸精度；先进的钢轨生产的特点：先进的钢轨生产工艺用万能轧机生产钢轨，表面质量好；先进的钢轨生产工艺在冷床可实现钢轨的预弯，减少矫后钢轨的残余应力；先进的钢轨生产工艺可以长尺交货，从而可减少铁路部门焊缝数量，增加行车安全感。4.2 孔型系统4.2.1传统的孔型系统传统的孔型系统一般是由一个梯形孔、三个帽形孔和五个轨形孔组成,为提高钢轨的质量,改用了六个轨形孔,使实物质量得到改善，但仍不能满足用户需要。我国的钢轨生产在2004年以前均采用上述二辊孔型轧制系统，但用该孔型轧制存在如下问题：轨头踏面形状难以保证。标准规定轨头踏面形状是由两个或三个圆弧形成的,其圆弧半径是定值,但在二辊的成品孔中,轨头踏面处于成品孔的开口处,因此成品重轨的轨头踏面是由自然展宽或有限的限制展宽而形成的，其形状在温度高时是平直的，在温度低时呈曲率半径较小的凸形。用新、旧孔型时踏面形状也不同，一根钢轨的高度不均时，其形状也不同，总之用二辊孔型难以精确地保证钢轨轨头踏面形状。断面形状不对称。用二辊孔型轧制重轨，从第一个轨形孔开始到最后一个成品孔， - 19 - 轧件都是在上下左右完全不对称的变形条件下进行轧制的。特别是在成品孔中不对称的变形条件，常使成品重轨的断面形状不对称，为使轧出的重轨断面形状对称，在成品孔中采用下压轧制，或在车轧辊时使成品孔的上下腹高不同，或在设计孔型时使成品孔的轨底与腰部中切线不等于90，上边与腰部小于90，下边与腰部大于90，以使出成品孔的轧件上下边与腰部成90的夹角，以便轧出较为对称的钢轨。但仍然有时由于某种原因使对称程度超差。轨高和轨底的精度较差。轨高尺寸取决于轨头的局部自然展宽，而自然展宽量取决于温度、成品孔的压下量、轧辊表面状态。轨底尺寸不仅取决于成品孔的腰部压下量，还取决于成品前孔轨底部分的开口边和闭口边的厚度，在轧制过程中，上述因素是变化的，为保证尺寸精度要靠正确的调整，稍有不慎，就会有超差出现。轨头和轨底的加工量小，尺寸精度差。进第一个轨形孔的轧件宽度小于成品孔的宽度，轧件的轨底与轨头部分、特别是轨底面与轨头踏面直接的压下量很小，正因为这样，凡使用二辊孔型轧重轨的厂家都一样，轨腰的质量远高于轨头和轨底，轨腰的机械性能也优于轨头和轨底。重轨的平直度较差。因为成品孔是在轨头处开口，轨头踏面处于自然展宽，而影响展宽的诸因素中沿重轨长度方向有差异，结果导致在重轨长度方向的轨高也有差异，这种差异使重轨踏面平直度较差。总之，用二辊孔型轧重轨，由于其轧制条件和变形条件在客观上的限制，必然出现上述问题，虽然可以通过各种方法与措施减轻，但不能完全消除，有的问题甚至无法减轻，这不仅影响钢轨的生产，更影响钢轨的使用。4.2.2先进钢轨生产工艺的孔型系统首先将矩形坯或方坯轧成近似钢轨外形的帽形，一般在轧成帽形的过程中变形是不均匀的，金属在轧辊的切楔作用下被强迫宽展形成宽而厚的腿部。为尽量减少不均匀变形，通常采用35个帽形孔，帽形孔配置在二辊可逆开坯机上。粗轧轨形孔也多配置在二辊可逆轧机上，轧件在粗轧轨形孔中变形，并逐渐接近成品钢轨断面尺寸。初具轨形的轧件在万能孔中其腰部承受万能轧机上下水平辊的切楔作用，其头部和腿部的外侧承受万能轧机立辊侧压垂直作用。为确保钢轨头和底的宽度和侧面形状，还要在轧边机的立轧孔内，对其轨头和轨底侧面进行立轧加工。这样的孔型系统可以保证钢轨从粗轧孔到成品孔轧件的变形是均匀的、对称的，各部分金属的延伸也接近相同，这就大大提高了钢轨断面尺寸的精度和外形的规范。- 20 - 目前常用的万能轧机有两种布置形式，一种为：一架开坯机价、一架中间机架（均为二辊式）、一架万能可逆机架（U1）、一架可逆轧边机架(E1侧移形)、一架万能可逆机架(U2)、一架轧边机架（E2）、一架万能成品机架(UF)；另一种为：一架开坯机架、一架中间机架（均为二辊式）、一架万能可逆机架（UR）、一架可逆轧边机架(侧移形E)、一架万能成品机架（UF与UR相同）。第一种布置形式钢轨的轧制道次程序包括：在二辊机架的轧机上轧制十个道次（第一机架，五个孔型，七个道次；第二机架，三个孔型，三个道次），随后在U1-E1机架上的三个可逆道次，轧制过程中轧边机架E1进行侧移，在U2-E2机组上轧一个道次，在UF机架上为半万能成品道次。万能轧机的总延伸系数为2.5。第二种布置形式钢轨的轧制道次程序包括：在二辊机架的轧机上轧制十二道次（第一机架，五个孔型，七个道次；第二机架，四个孔型，五个道次），在U-E机架上轧制三个可逆道次，轧边机E作侧移，在U-E-UF轧制一个半万能道次。万能轧机的总延伸系数为2.0。4.2.3万能轧制法有下列优点：轧辊消耗低：轧钢时的轧辊消耗为1kg/t钢轨，轧辊磨损慢，允许轧制的作业时间长；少换辊；在水平辊上可以使用能更换的热装辊环；磨损的轧辊易车修，可将宽孔型车成窄孔型，减少轧辊的储备量。导卫装置设计简单，易于安装。轧辊孔型设计简单，只要稍微调整一下轧辊的位置就可以利用同一孔型轧制不同规格的钢轨。生产率高：由于断面尺寸稳定，通过调整轧辊位置就可以补偿轧辊的磨损，可以单独调整轧辊的位置来调整轧件尺寸，如轨高、轨底宽度和厚度、轨腰厚度、轨头厚度。表面质量好：由于轧件四面均有压力，整个断面都受直接压下，特别是在精轧阶段，钢轨表面质量好。由于轧辊和轧件之间的摩擦损失比传统孔型的摩擦损失低，并有可能进行孔型润滑，故所需轧制动力较低。投资少，生产费用低，既能轧制钢轨，又能轧制型钢。4.3 钢轨的万能轧制原理- 21 - 在万能轧制工艺开发之前，所有的钢轨都是在传统的二或三辊式轧机上轧制的。具有一对立辊和一对水平辊的万能轧机只用来轧制工字钢。用万能轧机轧辊和轧边机轧辊在钢轨整个断面上所施加的锻压作用要比老式的、传统工艺轧制钢轨时所得到的锻压作用好。在传统轧制工艺中，典型的单向压力不是直接施加在轨头或轨底。相反，在万能轧制中，压力是直接而且主要是压缩轨头和轨底，同时整个断面的压力处于良好的平衡状态。万能轧制包含在万能轧机和与之毗连的轧边机中交替地加工成型金属。在万能轧机中，在控制轨腰、轨底和轨头厚度的同时，在四个垂直方向上给轧件施加了大的压下量。延伸系数相当大，每道次在1.251.4之间变化。轧边机主要是用来控制轨底的整个宽度和轨头侧面及鱼尾板腹部的形状。在一架半万能轧机上得到最后的钢轨形状，此半万能轧机在轨底一侧有一个立辊，而两个水平轧辊只在轨腰和轨头侧面上施加一轻微的直接压力。 4.4 CS箱形紧凑万能机架 4.4.1 CS紧凑式万能机架的特点为：1) 具有自动精确调整轧辊功能；2) 成品的尺寸公差波动小；3) 在轧制过程可以改变机架的位置；4) 装辊可自动找零位；5) 轧辊辊缝精确的预设定；6) 有过载保护装置；7) 轧辊辊缝能自动控制；8) 压下系统比电动机械压下系统更有效；9) 低的维修费用；10)换辊时间短，只用25分钟。 4.4.2使用这种轧机可带来的经济优点为：1) 适合于大型厂；- 22 - 2) 可增加年产量；3) 生产计划可灵活多样；4) 适合于小批量生产；5) 可改善产品质量；6) 较小的投资费用；7) 可减少轧辊投资。用万能孔型系统生产出的钢轨无论从几何尺寸、表面质量均比二辊孔型系统生产出的钢轨质量要好，特别是几何尺寸（对称性、轨头踏面形状）。钢轨生产厂家要根据具体情况选择不同的轧机布置形式。万能轧机的第一种布置形式（七机架）与第二种布置形式（五机架）相比，生产出的钢轨几何尺寸、表面质量要好；但从经济的角度看，第一种布置形式需用的资金较第二种布置形式要多，而且第一种布置形式需要的场地要大。合理的工艺，先进的设备，合理的孔型系统，能生产出高质量的产品。目前我国的钢轨生产厂家相继对钢轨生产线进行了改造并生产出了质量高的长尺钢轨，使我国钢轨生产赶上了世界先进水平，为我国铁路运输事业的发展做出了贡献。 第五章 鞍钢计量厂5.1工厂简介鞍钢股份有限公司计量厂（简称计量厂）始建于 1953 年。计量厂是鞍钢的计量专业厂。主要从事仪表、衡器、计算机等计控设备的安装、调试、维护、检修、检定等工作。计量厂是鞍钢的量值传递中心，拥有一批国家授权的检定人员和 62 项企业最高计量标准，可开展 长度、力学、热学、电学、流量、化学、无线电、时间频率、安全环保等 9 个专业的计量检定 / 校准业务 。拥有实验室面积近 1000 ，包括 400 恒温恒湿室，东北地区最大的水流量检定装置，6kN 、60kN 和 1000kN 二等标准测力机 3 台， 共有最高标准器具 100 余台（套）。计量厂负责鞍钢衡器制造及物资计量工作，具有由省质量技术监督局颁发的衡器制造许可证，鞍钢使用动态轨道衡、静态轨道衡、汽车衡多是计量厂制造，为鞍钢生产提供计量保证。计量厂负责鞍钢仪表、衡器、计算机等计控设备的点检维护和保产抢修工作， - 23 - 为鞍钢生产稳定运行提供保障。计量厂负责鞍钢高压电气设备绝缘试验、绝缘工具接地试验和电气控制系统安装调试工作。计量厂在 2001 年完成了鞍钢计量信息系统建设， 2002 年 1 月 1 日投入运行。计量信息系统的建成，使鞍钢计量设备应用和计量技术改造实现了跨越式发展， 促进了钢铁生产， 为建设“数字鞍钢” 提供全面、及时、准确的计量数据。计量厂 正向“检测准确齐全，控制先进可靠，高质量长寿命，低成本网络化”的计量工作目标迈进，为鞍钢实现“建精品基地，创世界品牌”的奋斗目标做出新的更大的贡献！5.2生产设备及工艺流程 5.2.1主要生产设备电磁流量计：流量计测量原理为基于法拉第电磁感应定律。流量计的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上。线圈励磁时，将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为 B 的工作磁场。此时，如果具有一定电导率的流体流经测量管，将切割磁力线感应出电动势 E。电动势 E 正比于磁通量密度 B，测量管内径 d 与平均流速 v 的乘积，电动势 E（流量信号）由电极检出并通过电缆送至转换器。转换器将流量信号放大处理后，可显示流体流量，并能输出脉冲，模拟电流等信号，用于流量的控制和调节。此外还有气动调节阀，可伸缩夹表器，超声波流量计，多功能网络电力仪表等。5.2.2工艺流程现代计量包括科学计量、法制计量、工程计量三方面的任务。科学计量的任务是研制和建立计量基标准装置，保证量值传递和溯源，为法制计量和工程计量提供基本保障。法制计量的任务是对关系国计民生的重要计量器具和商品量计量行为由政府计量行政主管部门依法进行监管，确保相关量值准确。工程计量的任务是为全社会的其他测量活动进行量值溯源提供计量校准、检测服务。 - 24 - 第六章：实习总结6.1心得体会在整个生产实习过程中，我深深体会到鞍钢工人们的辛苦和为国家建设的付出，体会到了脚踏实地的去做好工作的必要性，这几天给我的收获是永远难以忘怀的，是我终生受用的财富。生产实习期间，我们一共参观了鞍钢股份公司的烧结分厂、冷轧厂、大型厂、无缝钢管厂、计量厂，分别对其生产工艺，控制流程进行了学习和了解。实习中有有关的技术人员对我们进行讲解，分析其工作原理，并带我们到现场进行参观，切实感受到了现实的工作环境。最重要的一点就是明白了自动化存在的意义，那就是为工艺服务，一旦脱离了工艺，自动化就失去了实际价值。而看到一个偌大的厂区里，几乎看不到操作工人，见识了现代工业的高效率的一面。特别是看轧制重轨时，就像一条火龙在那里奔跑，而这些倾注了一代代的鞍钢人和无数的科学技术人的心血。也激发了自己将来投身工业的热情，那生产过程，带来了一种说不清的美丽。在实习中，发现了我们现在学习的知识已经运用到工厂里很多年了，基础的自动化已经深入了各行各业中，感受到自动化的发展的迅猛。当现场的师傅介绍他们使用的电气设备和自动化设备时，几乎都是国外的设备，特别是西门子最多。说德国的设备稳定耐用。每每听到这里时，心里总有一点难过。很多时候，我们总觉得中国已经很好了，但一看到我们的高级设备还几乎都是国外的，那种落差让人难受。当问到为什么使用国外设备而不用国内的时候，得到的回答是有这有那的毛病。这些问题以前也想过，但没这