北科大生产实习报告(日钢)_北科大生产实习报告

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北京科技大学本科生实习报告

摘要

生产实习是工科专业教学计划中重要的实践性教学环节。旨在开拓我们的视野，增强专业意识，巩固理解专业课程。

钢铁工业是一个国家工业的重要组成部分，有人说过，从一个国家的钢铁工业生产过程的先进程度就可以反应出整个国家的工业化程度，从钢铁工业生产的自动化程度，可以反映出这个国家的自动化水平。

本次去日照钢铁公司进行两周的生产实习是在我们校大学生的一次接触工厂大规模生产的机会，是一名大学生从学生的身份向一个职业者转变的一个过渡过程，是一个人迈向社会的很重要一步。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，通过钢厂生产实习，使我们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，为后续的毕业设计打下坚实的基础。

关键词：日照钢铁

生产实习

自动化

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Abstract Production engineering profeional practice is an important practical teaching programs teaching.Aims to expand our horizons, enhance profeional awarene, consolidate understanding of profeional courses.Iron and steel industry is an important part of a national industry, it was said, from the iron and steel industry production proce sophistication of a country can reflect the degree of industrialization of the country, the degree of automation of the production from the iron and steel industry, reflect the country's level of automation.The company two weeks to Rizhao Steel production internship opportunities for our college students in the first contact factory for ma production, is a transition from a college student to a profeional person's identity transformation, is a person towards a very important step in the community.Students systematically completed basic course, part of the technical foundation courses and specialized courses of study, through the steel production practice, so that we further consolidate and basic theory and the theory of deep expertise in chemistry before.Learn to apply the knowledge to analyze site practical questions and actively explore innovative and enterprising spirit, and lay a solid foundation for the subsequent graduation.Key Words：Rizhao Steel production Production Practice Automation

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目录

摘要...................................................................................................................................1 Abstract......................................................................................................................................2 引

言...................................................................................................................................1 1日照钢铁公司介绍...............................................................................................................2 2 日照钢铁生产工艺流程介绍..............................................................................................4

2.1炼焦生产工艺.............................................................................................................4

2.1.1 炼焦工艺主要设备.........................................................................................4 2.1.2 炼焦工艺流程.................................................................................................5 2.2烧结生产工艺.............................................................................................................6

2.2.1 烧结工艺主要设备.........................................................................................6 2.2.2 烧结工艺流程.................................................................................................6 2.3炼铁生产工艺.............................................................................................................7

2.3.1 炼铁工艺主要设备.........................................................................................7 2.3.2 炼铁工艺流程.................................................................................................8 2.4炼钢生产工艺.............................................................................................................9

2.4.1炼钢工艺主要设备..........................................................................................9 2.4.2转炉炼钢工艺流程........................................................................................11 2.4.3连铸工艺流程................................................................................................12

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2.5轧钢生产工艺...........................................................................................................13 2.5.1 H型钢轧制工艺............................................................................................13 2.5.2 1580热轧带钢工艺.......................................................................................14 2.5.3 2150热轧带钢工艺.......................................................................................16 3自动控制设备在生产环节中的应用................................................................................18 3.1烧结过程自动控制系统..........................................................................................18 3.1.1日照钢铁烧结控制系统现状.......................................................................18 3.1.2日照钢铁烧结过程控制系统.......................................................................19 3.2炼铁过程自动控制系统..........................................................................................21 3.2.1原料系统的自动化控制系统.......................................................................21 3.2.2高炉过程自动化控制系统............................................................................21 3.2.3热风系统自动化控制....................................................................................22 3.3 炼钢过程自动控制系统.........................................................................................22 3.3.1转炉炼钢计算机控制系统............................................................................22 3.3.2连铸过程控制系统........................................................................................23 3.4 轧钢过程自动控制系统.........................................................................................25 3.4.1 1580热连轧计算机控制系统......................................................................25 3.4.2 轧制过程控制...............................................................................................26 4热连轧生产环节控制系统设计.........................................................................................28 4.1热轧自动化控制系统...............................................................................................28

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4.2钢铁轧制过程模型...................................................................................................28 4.2.1 轧件速度计算模型.......................................................................................29 4.2.2 轧件力计算模型...........................................................................................30 4.2.3 轧制功率计算模型.......................................................................................31 4.3 利用BP神经网络对轧制力预测控制..................................................................31 4.3.1 轧制力数据处理...........................................................................................31 4.3.2 BP网络算法主要结构..................................................................................32 4.3.3 BP网络对轧制力预报控制的实现.............................................................32 4.3.4轧制力控制精度对比分析............................................................................34 实习心得体会.........................................................................................................................35 参考文献.................................................................................................................................37 附录..........................................................................................................................................38

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引

言

通过为期两个星期的生产实习，我对于日照钢铁集团公司烧结炼铁炼钢的生产工艺有了较为感性的认识和理解，并对我未来的工作方向和工作内容有了较为初步的确立和认识。

实习过程中，通过对于厂区安全教育，深刻理解了安全生产作业的必要性，对于在安全生产中，工作人员的责任、权利和义务有了较为清晰的定位。通过安全教育，了解到安全生产是维持一切生产检修工作的前提和保障，因此，生产之初，就必须全面贯彻安全生产的思想和理念，这也是为以后工作的顺利开展打下的不可忽视的基础和根基。

在作业区的实习生活，让我从基层起，更加深刻的了解到作为一个合格的生产管理者，必须对于生产第一线的工作有所熟悉，有所了解。同时，在现场与工程师们学习现场的生产过程，掌握扎实的基础。

现场的实习过程，让我对于本专业知识在生产作业中的应用有了更为直观而清晰的了解和认识，同时，也发现了理论与实际之间仍需磨合，以及在大学时期学习的理论与企业现场的不同之处，树立了我更加坚定的，对于生产工艺和现场协调控制进行研究学习的信心，以便在未来的工作岗位中，发挥出更为实际而积极的作用。

北京科技大学本科生实习报告的售后服务，以及国内外先进工艺设备和管理机制，公司对旗下板、棒、线、型、管、水泥6大类150余种产品进行严格把关，不断追求更高的产品品质、更快的物流速度及更佳的客户服务。企业先后通过ISO9001、ISO14000和OHSAS18001“卓越绩效管理体系”认证、欧盟CE认证、韩国KS认证和九国船级社认证。热轧H型钢、热轧带肋钢筋荣获中国冶金产品实物质量认定金杯奖，H192×198轻型薄壁H型钢的成功轧制填补了国内空白，被京沪高铁声障屏项目列为指定用材。近年来，公司产品被广泛应用于鸟巢、三峡大坝、港珠澳大桥、郑西高铁、青藏铁路、胶州湾跨海大桥等国家级重点工程。企业先后被授予“质量放心品牌”、“消费者最信赖质量放心品牌”、中国质量500强”等荣誉称号。

日照钢铁积极与社会分享企业发展成果，争当优秀企业公民。自2006年以来，公司坚持每月为周边村老人发放生活补助，每年为周边村高考学子发放助学金，为驻地修建希望小学、增设改善公共基础设施。同时，公司积极投身抗震救灾、教育医疗、扶老助困等各类慈善行动，向中国医药卫生事业基金会捐赠1亿元创始基金，为汶川抗震救灾及孤儿救助先后捐款2.5亿元，为玉树抗震救灾捐款5000万、为甘肃抗震救灾捐款600万、向省慈善总会捐赠500万元扶贫助困资金，2013年斥资亿元成立日照市慈善总会日照钢铁公益基金，公司公益慈善事业步入新轨道。截至目前，日照钢铁向社会捐款数额累计已达8亿元。企业两次被民政部授予“中华慈善奖”，三次荣登“福布斯中国慈善榜”，并多次荣获“中国儿基会杰出贡献奖”、“公益明星企业”、“中华慈善排行榜十大慈善企业”等荣誉称号。

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配煤槽：炼焦煤准备的工序之一。炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。

粉碎机:粉碎机是将大尺寸的固体原料粉碎至要求尺寸的机械。根据被碎料或碎制料的尺寸可将粉碎机区分为粗碎机、中碎机、细磨机、超细磨机。2.1.2 炼焦工艺流程

现代焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼焦和产品处理等工序。

洗煤:原煤在炼焦之前，先进行洗选。目的是降低煤中所含的灰分和去除其他杂质。

配煤: 将各种结焦性能不同的煤按一定比例配合炼焦。目的是在保证焦炭质量的前提下，扩大炼焦用煤的使用范围，合理地利用国家资源，并尽可能地多得到一些化工产品。

炼焦:将配合好的煤装入炼焦炉的炭化室，在隔绝空气的条件下通过两侧燃烧室加热干馏，经过一定时间，最后形成焦炭。

图2.2 焦炭形成过程

炼焦的产品处理:将炉内推出的红热焦炭送去熄焦塔熄火，然后进行破碎、筛分、分级、获得不同粒度的焦炭产品，分别送往高炉及烧结等用户。熄焦方法有干法和湿法两种。湿法熄焦是把红热焦炭运至熄焦塔，用高压水喷淋60～90s。干法熄焦是将红热的焦炭放入熄焦室内，用惰性气体循环回收焦炭的物理热，时间为2～4h。在炼焦过程

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含铁原料、燃料和熔剂的接受和贮存；原料、燃料和熔剂的破碎筛分；烧结料的配料、混合制粒、布料、点火和烧结；烧结矿的破碎、筛分、冷却和整粒。

图2.3烧结工艺流程

烧结方法主要有吹风烧结法和抽风烧结法两大类。吹风烧结有平地堆挠、挠结识、挠结盘，抽风烧结有路式侥结、艰面步进式烧结机、带式烧结机、环形烧结机（即日本矢作式)。国内外普遍采用的是常式抽风烧结机，在我国地方小铁矿还有相当一部分用平地吹风堆烧和箱式抽风烧结。此外，还有回转窑烧结法、悬浮烧结法。

2.3炼铁生产工艺 2.3.1 炼铁工艺主要设备

高炉本体：在高炉炼铁生产中，高炉是工艺流程的主体，从其上部装入的铁矿石、燃料和熔剂向下运动；下部鼓入空气燃烧燃料，产生大量的高温还原性气体向上运动；炉料经过加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫等一系列物理化学过程，最后生成液态

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气为炼铁厂的副产品，经重力除尘器和布袋除尘器两级除尘再经TRT余压发电系统后供热风炉烧炉和发电厂发电。

图2.4炼铁工艺流程图

高炉炼铁生产非常复杂，生产中，各个系统互相配合、互相制约，形成一个连续的、大规模的高温生产过程。高炉开炉之后，整个系统必须日以继夜地连续生产，除了计划检修和特殊事故暂时休风外，一般要到一代寿命终了时才停炉。

2.4炼钢生产工艺 2.4.1炼钢工艺主要设备

日照钢铁主要有两个炼钢厂：第一炼钢厂和第二炼钢厂，其主要工艺设备和生产流程相差不大。

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2.4.2转炉炼钢工艺流程

图2.5转炉炼钢工艺流程图

由上图所示，转炉炼钢先加废钢和铁块（废钢、铁块由废钢料场提供，经过废钢槽吊运至转炉平台），再兑铁水，然后开始下氧枪吹炼，吹炼过程是造渣的过程，造渣料主要有石灰、白云石、镁球、萤石、烧结矿.金属化球团（由上料系统提供，散状料由地下料仓通过皮带传输到高位料仓，每座转炉配有10个高位料仓，分别存放以上辅料，加料操作由一助通过电脑控制），通过造渣来进行脱P、脱S，供氧时间一般为13分钟左右，当温度和脱P、脱S达到要求时，就可以倒炉进行拉碳、测温、取样，确认合适后，进入出钢阶段，出钢由炉后操作室控制，出钢过程由合金工负责加入各种合金（由皮带输送到合金料仓，通过电脑操作，经过计量给料器加入钢包），合金加入必须根据所炼钢种进行初步计算，再结合实践经验进行合金配比，炉长必须全程负责，根据终点碳情况，炉后补加增碳剂和脱氧剂，出钢时间一般为4-6分钟，合金和增碳剂随钢水流加入钢包，出钢完毕由钢包车将钢水输送到吹氩站或精炼炉，日钢现有120吨LF精炼炉五座，吹氩采用底吹，吹氩起到均匀钢水成分和温度的作用，吹氩时间一般大于

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坯速度控制水平直接影响连铸坯的产量和质量，而拉坯辊电机驱动装置的性能又在其中发挥着重要作用。

吹氩站或精炼炉出来的钢水经过天车吊运到连铸平台，经过测温，钢水上大包回转台，大包回转台起到连浇的作用，大包为60T钢包，由液压驱动的滑动水口来控制水口的开关，大包钢水注入中间包，中间包正常浇注液位800mm，容量35t，主要功能是盛放钢水、分流、均匀成分、保温、净化钢水等，连铸机现在采用塞棒控制，钢水从中包出来进入结晶器，结晶器是连铸系统的心脏，我厂板坯连铸机现使用的结晶器长900mm，主要起到冷凝钢水、成型作用，中包到结晶器采用浸入式水口+保护渣保护浇注，起到防止钢水二次氧化和保温作用，结晶器出来的铸坯带液芯，经过二冷室（扇形段），扇形段主要由辊道和冷却水系统组成，为汽水雾化冷却，铸坯经过二冷室达到完全冷却的目的，二冷室出来的钢坯经过拉坯矫直机，拉矫机主要功能是拉坯和矫直钢坯（连铸为弧形），拉矫机出来的钢坯到达火焰切割机，火焰切割机根据设定的定尺进行切割，然后经过输出辊道将切割好的铸坯送到冷床，铸坯在冷床上达到冷却和翻转矫直的目的，最后进行热送或码跺。

2.5轧钢生产工艺 2.5.1 H型钢轧制工艺

日照钢铁有限公司H型钢厂2003年7月3日破土动工，2004年2月18日成功轧出第一支H型钢。主体设备及液压设备从意大利达涅利引进，电气自动化控制系统从德国西门子引进，部分辅助设备由达涅利设计，国内制作。年设计生产能力75万吨。2006年经改造现已达到150万吨年生产能力。

H型钢生产工艺流程为：炼钢1#连铸机提供的连铸坯——原料称重——加热炉加热——高压水除鳞——可逆式粗轧机——1#摆动剪切头切尾——精轧机组连轧——热锯

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图2.8 1580带钢工艺流程图

粗轧机：粗轧机组包括E1立辊轧机、R1水平辊轧机、E1前侧导板和R1后侧导板。主要用于将连铸坯进行来回可逆3、5、7道次的轧制以达到精轧机所要求的宽度和厚度。同时，通过相应的控制功能（AGC、AWC、SSC）来实现中间坯板形的控制。

热卷箱：精轧飞剪前。热卷箱采用了无芯移送和边部保温技术，以减小中间坯头尾温差。热卷箱主要由热卷箱前侧导板、偏转、弯曲辊、成形辊、1号托卷辊、推卷器、稳定器、开卷装置、2号托卷辊、保温侧导板、开尾销、夹送辊、辊道等组成。

飞剪：飞剪位于热卷箱后，精轧机组前，主要用于切去中间坯不规则的头部和尾部,以便于精轧机的咬入。

精轧除鳞箱：精轧除磷箱位于飞剪后，精轧机组前。其主要用于除去轧件表面在粗轧轧制过程中形成的二次氧化铁皮，由辊

道、前后夹送辊、除鳞集管、除鳞箱体等组成。

精轧机组：精轧机组设备为1580mm热轧带钢厂的核心设备，位于精除鳞箱之后、层冷辊道之前。前接热卷箱飞剪区，后接层流冷却卷取区。其主要用于将粗轧轧制出来的中间坯轧制成成品带钢。精轧机组由7台长行程AGC液压压下、带窜辊和正弯辊板

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间起重机将板坯逐块吊到辊道上，然后进行板坯号核对、称重、测长等，然后根据装炉计划，将板坯运送到对应的加热炉上料辊道上，由装钢机将板坯送入加热炉内。

中间坯轧制：经步进梁式加热炉加热好的板坯经粗除鳞箱除去炉生氧化铁皮后，由辊道送往E1立辊轧机前侧导板对中后进入E1立辊轧机进行侧压，接着进入R1二辊可逆粗轧机进行3道次轧制，再送往E2立辊轧机前侧导板对中后进入E2立辊轧机进行侧压，接着进入R2四辊可逆粗轧机进行3道次轧制，E1立辊轧机与R1二辊轧机及E2立辊轧机与R2四辊轧机是紧凑式布置，之间采用微张力控制。E1、E2立辊轧机具有宽度自动控制功能（AWC）和液压短行程功能（SSC），以便控制带坯宽度和改善头部形状。R1、R2设电动APC和液压HGC，设辊缝仪和测压仪，以保证带坯厚度精度。经粗轧后，中间坯厚度可达到要求的30~60mm。

成品轧制：精轧机组由七架全液压式四辊轧机（F1-F7）组成。F1前设有精轧除鳞箱用于清除中间坯表面的次生氧化铁皮。中间坯依次经轧机间侧导板对中后进入F1-F7轧机连续轧制成成品带钢。精轧机架间设有6台液压活套装置（即H1~H6），当轧件依次进入n+1架轧机时，n至n+1架轧机之间形成活套，使带钢在恒张力状态下轧制，轧成所需要的带钢尺寸。精轧机组F1~F7压下系统为全液压压下装置及厚度自动控制系统（HGC）。F1~F7工作辊设有轴向窜辊装置和弯辊系统，以控制带钢的板形和平直度。工作辊轴向窜辊可实现自由轧制（SFR），减少换辊次数。

精轧机架间设有喷水冷却装置和除尘系统，根据轧制工艺的要求喷水，以便控制带钢轧制温度和终轧温度，精轧机组后设置平直度仪、凸度仪、测厚仪和测宽仪等。

带钢冷却：带钢头部从精轧末架F7出来，由输出辊道送入带钢层流冷却装置进行冷却，层流冷却水管上、下对应布置，长度方向上分成粗调段和精调段，分别对带钢

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（CPU 主站），ET200(I/0 从站)，以太网模块采用工业以太网。上位机与 PLC 通过网络通讯，中间与现场可通过网络实现分布式 I/O 站与 PLC 之间的网络通讯，上位机采用监控软件实现整条生产线工艺的动态显示、监控和故障报警。上位机与 PLC 通过网络通讯，中间与现场可通过网络实现分布式 I/O 站与 PLC 之间的网络通讯，上位机采用监控软件实现整条生产线工艺的动态显示、监控和故障报警。

组态软件 WINCC、PLC 系统采用西门子产品，CPU 采用 SIMATIC S7-400（故障时互为热备用），在集中控制室全厂先设 4 个 CPU 控制站和多个 I/O 扩展站，配置台 EWS（工程师站）、6 台 OS（操作站）、2 台打印机、（其中 1 台为网络打印机）；选用西门子公司高性能的 S7-400 系列是冶金企业中应用最广泛的 PLC 系统，高速、坚固、通讯能力强，性能优越可靠；全系列化设计，体现了全集成的自动化控制思想的特点。

图3.1 日照钢铁烧结厂控制系统

3.1.2日照钢铁烧结过程控制系统

从过程控制角度来看，烧结过程中主要涉及的过程控制系统有：1）配料控制系统：通过对定量皮带给料机的给料量的调节，实现各种铁料、熔剂、燃料、返矿等物料

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3.2炼铁过程自动控制系统 3.2.1原料系统的自动化控制系统

原料系统的计算机控制有着较长的应用历史，因此自动化控制也比较成熟原料系统质量控制的过程就是通过记录每次实际装入漏斗中的原料最终值，将排料后的原料剩余值减去，这样就能够得到每次实际装入到高炉内的原料值，通过与定值的比较，比较结果能够作为下次称重中进行补正的依据。原料系统的自动化控制能够通过原来给定值的精确计算而控制给料称量。

具体的操作过程为，卸空称量漏斗之后在称量系统中属于定值，装满称量漏斗之后计算机就会读出装满的质量，当漏斗再次被卸空之后计算机会显示出零点质量，计算机会自动校正下次称量质量：计算机会自动按照不同的品质给出卸料的设定值；称量料斗中的原料称量值通过负荷传感器测定，之后通过磁力比较运算来进行实际称量值与卸料设定值的比较，当实际的称量值占卸料设定值的比例为95%时，计算机就会供料给料机发出指令，命令其减速；当实际的称量值占卸料设定值的比例为100%时供料机就会停止运行，在计算机中输入满信号作为称量值；如果设备出现故障，不能够达到100%或者到达100%而不停止运行时，需要将105%紧急停运的信号进行发出；当称量料斗的放料完成之后，料斗空信号（关闭料斗闸门信号）将会发送到电器设备以使其关闭闸门；闸门关闭之后就会启动料仓给料器；放料的指令发出之后就会安装之前的规定值进行操作。

3.2.2高炉过程自动化控制系统

高炉过程自动化控制系统的设计要按照设计原则，结合技术与经验，采用先进的过程计算机监控系统外高炉生产过程的监视与控制，主要的方式包括采集与处理数据、显

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用。内部的24V直流电压通过一个集成供电单元供电;运算电路、检测电路、控制信号的输入、输出电路、驱动电路等构成内部闭环电子线路,坐标变换及控制功能由软件实现,逆变器的开关控制、整流器的电压控制以及各种保护功能由数字控制的方式来完成。

转炉控制：转炉和氧枪一样同属于位能负载,而且都要求电机起动时有足够大的起动转矩和过载能力，所以转炉倾动控制采用与氧枪升降控制同样的矢量控制变频器方案，进行速度调节，操作指令由操作台上的主令控制器发出。转炉倾动操作由四台交流调频电机传动，倾动速度设计为0.1lr/min一0.81r/min,转炉可在360度的范围内以.0.1lr/min一0.81r/min的任意速度进行操作，速度的调整采用西门子的矢量控制变频器来完成。

操炉工主要在主控制室进行倾炉操作。冶炼过程中的兑铁水、取渣样、测温取样的转炉倾动操作命令都由主控室操作台实现。转炉倾动的条件满足后,操作工通过操作台上的主令控制器,给定转炉倾动的方向、速度及位置,完成转炉起停和倾动速度的调整。当出钢或出渣时,在主控制室操作台上通过选台开关选择炉后操作台或炉前操作台来完成相应的倾动操作。

3.3.2连铸过程控制系统

日照钢铁连铸机设备为一机一流，控制系统为西门子公司提供的PCS7，它分为二级控制，即基础自动化和过程计算机系统。如图所示，这是一个“三电”一体化控制系统，它由3条网络（即现场总线、控制总线和信息总线）、控制器、服务器、终端和网络设备组成。控制总线与信息总线之间通过HMI服务器进行数据交换；与三级生产管理计算机通信通过网络交换机进行，与其它系统通信则通过三级生产管理计算机的中心交换机进行。

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3.4 轧钢过程自动控制系统 3.4.1 1580热连轧计算机控制系统

1580热轧带钢计算机控制系统是由北科大国家高效轧制工程研究中心自主设计开发的全新控制系统。带钢热连轧生产是当今应用计算机控制最为成熟的一个领域，其控制范围包括了整个生产过程，从加热炉入口到成品库，包括了轧制计划，板坏库管理，数学模型，设备控制和板形质量控制以及传动数字控制等各个层次，是热轧带钢自动化领域中最为庞大，最为复杂的控制系统，整个计算机控制系统按功能层次共分0---3级。1580热轧生产线计算机控制系统分为四级系统：生产控制级（2.5级），过程控制级（2级），基础自动化（1级），传动控制级（0级）。

图3.3系统功能框图

该热连轧计算机控制系统有如下特点：

控制功能众多而且集中。以带钢热连轧精轧机组为例，7 个机架上集中了数十个机电设备的位置控制，20 多个液压位置或恒压力控制，自动厚度控制（前馈、反馈、偏心补偿及监控 AGC），自动板形控制（前馈及反馈闭环自动板形控制），主速度（级

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基础自动化控制：基础自动化面向机组，面向设备及设备的机构。随着电气传动的数字化以及液压传动的广泛应用，数字传动已逐步与基础自动化成为一个整体。基础自动化控制功能按性质可分为轧件跟踪及运送控制，顺序控制和逻辑控制，设备控制及板形质量控制。

1.轧件跟踪及运送控制：轧件（钢坯，带坯，带钢）的运送是生产工艺所要求的基本功能之一，其基本任务是控制各区段辊道速度及其转停，使轧件以最快速度从加热炉入口运送到加热炉、粗轧、精轧、卷取，并在各区进行加工处理后由运输链运出，但在保证最快速度运送的同时还要保证自动轧钢时前后轧件不相碰撞，维持一定的节奏。

为了能根据工艺要求对生产线上多根轧件进行运送及顺序控制，基础自动化各控制器需要知道每一个轧件在轧线上的位置及其位置的变化，因此轧件跟踪实质上是协调各程序并获取“事件”的重要程序。轧件跟踪将在基础自动化、过程自动化及生产控制级中分别进行，但各级的要求不同并都以基础自动化的位置跟踪结果为依据。基础自动化的跟踪实质上是对生产线各轧件的位置及其变化进行跟踪，并为顺序控制提供“事件发生”信号。基础自动化的位置跟踪结果将上送过程自动化。

2.顺序控制和逻辑控制：逻辑控制是生产过程自动化的基本内容之一。实际上基础自动化所有控制功能都含有一定的逻辑功能，包括功能的联锁，功能执行或停止的逻辑条件等，因此每一个功能都将存在逻辑和控制两个部分。

3.设备控制设备控制：包括设备的位置控制和速度控制，包括轧机辊缝定位、侧导板定位、窜辊位置控制、主传动速度控制等，还包括弯辊装置的恒压力控制。全生产线有上百个设备控制回路，因此可以说设备控制是最基本的控制功能。

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图4.1轧钢变形区图

4.2.1 轧件速度计算模型

设V 是轧件的速度，由于轧件的三维变形区域存在前滑和后滑，轧件的速度和轧辊的线速度并不相同，其关系式为：

VmVr（1f）式中，Vm：轧件的速度(m/s)，Vr：轧辊的线速度(m/s)；f：前滑值。工业生产中轧辊的速度常以转速进行描述，轧件速度和转速以如下式表示：

VmD30nr(1f)

为保持轧件同时在几个轧机中进行轧制，按秒流量相等的原则协调各轧机之间的速度，前滑值是变形量、轧件厚度、摩擦系数及轧辊尺寸的函数，前滑值和后滑值为下式

h1h(1)4h2Dh1(1f)Hcosf轧件在三维区变形时,轧件的变形速度对轧制力能参数的影响十分重要，不同位置变形速度不同。当轧制条件不同、变形区摩擦条件不同时，变形区的变形速度分两种方式： 轧件和轧辊之间没有相对滑动和轧件和轧辊之间存在相对滑动。

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4.2.3 轧制功率计算模型

电机功率主要是主电机的力矩和转速的计算。电机功率的确定用理论方法进行计算，传动工作辊所需的力矩除静力矩外,还有摩擦力矩和空转力矩及可逆轧制时的加减速动力矩等，电机轴上的力矩为：

MMzMfMxMd

i式中，M：主电动机力矩；Mz：轧制力矩；Mf：摩擦力矩；

Mx：空转时电机轴上的力矩； Md：动力矩；i：轧辊和主电机之间的传动比。

4.3 利用BP神经网络对轧制力预测控制

人工神经网络从大量的输入数据和涉及的关系中进行“学习”，通过系统观察重复发生的事件中获得经验，适合于许多因素和条件、不精确和模糊的信息处理问题。本模型建立的主要目的是根据已知工艺参数的变化情况，准确预测出轧制力的大小，实现轧制力与各已知量的高度非线性映射。BP 网络就是能够学习大量的模式映射关系，不需要任何已知的数学函数知识来描述输入－输出模式间的映射，为数值预测方面研究提供了便利的通道。

4.3.1 轧制力数据处理

输入、输出数据通过归一化处理变换为[0,1]区间内，按下式进行处理:

xixixmin

xmaxxmin

xi：输入或输出数据；xmin：数据变化范围内的最小值；

xmax：数据变化范围内的最大值。

从热轧厂数据库中提取历史数据，建立轧制力预报 BP 网络。

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其次，对网络模拟参数和自学习参数进行设定，如下图：

图4.3 F1轧制力网络模拟参数设定

图4.4 F1轧制力网络自学习参数设定

另外还要对网络权值向量、阙值向量的进行初始化及修改。以F1 轧制力预报仿真进行训练，仿真结果如下：

1.训练样本仿真结果

Y = 0.2676 0.5216 0.6438 0.8470 0.8271 0.8556 0.4777 0.6456 0.0154 e =0.0826

-0.0118 0.0748 0.0350-0.1485 0.1444-0.1728 0.0556

-0.0154 perf1 =0.0100 2.测试样本仿真结果

Y1 =0.2676 0.5216 0.6436 0.8417 0.8182 0.8363 0.4743 0.6456 0.8998 e1 = 0.0520-0.2012-0.2846-0.7414-0.4069-0.0625-0.3184-0.6456

0.1002 perf2 =0.01524

由仿真结果来看，训练样本在第496 步达到精度要求，系统学习误差 MSE 0.00997094/0.01，系统测试误差 Gradient 0.002288/1e-006；测试样本在第156步达到精度要求，系统学习误差 MSE 0.00997094/0.01，系统测试误差 Gradient 0.002288/1e-

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实习心得体会

短暂的两周在日照实习结束了，心里有很多不舍，但同时也为这次能有机会去日照钢铁公司实习而感到荣幸。这次实习，是我们第一次运用自己在大学期间所学的控制理论知识与实际钢铁生产相结合，这次生产实习也给我认识社会，锻炼自身能力以及更好的适应社会的机会。可以说，这两周的实习，我受益匪浅。

这次实习以参观实习为主，2014年8月26日-2014年8月28日是请企业技术和管理人员以讲座的形式介绍相关内容，2014年8月29日-2014年9月4日，我们下生产车间进行现场参观，向企业现场管理、技术人员学习请教相关知识。在这段时间里，对于一些平常理论的东西，有了感性的认识，感到收获很多，以下是我实习期间的一些总结以及心得体会。

首先，来实习的短短两个星期里，使我在思想上有了很大的转变，以前，在学校里，学习知识的时候总是老是往我们的头脑里灌输知识，自己根本没有那么强烈的求知欲，大多是被动的接受。然而，在这里实习，确使我的感触很大，会觉得自己的知识太贫乏。工厂里那种紧张的工作气氛特别在无形中给我营造了一个自己求知的欲望。

其次，我第一次亲身感受到知识与实际结合应用，PLC在生产设备的应用、计算机控制在生产线上的重要作用、检测仪表在轧制线上的应用等等理论与实际相结合，让我们大开眼界，也是对以前所学知识的一个出审，通过这次生产实习，进一步巩固和深化了所学理论知识，弥补以前单一教学的不足，为后续专业课程的学习和毕业设计打好基础。

第三，了解现今钢铁生产发展概况、生产目的、生产程序以及产品供应情况，从日钢各个部门各司其职并密切配合，大致可以窥见钢铁生产方法、技术路线选择以及各流

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参考文献

[1] 朱立光,王硕明,张彩军,王书桓.现代连铸工艺与实践.河北:河北科学技术出版社,2000.9 [2] 张峰.WinCC 组态软件在高炉槽下配料系统中的应用.山东冶金.2009.2 [3] 许春雷,裴云毅,蒋晓放,张立.炼钢与连铸.北京：兵器工业出版社,2001.8 [4] 马竹梧.冶金原燃料生产自动化技术.北京：冶金工业出版社，2005 [5] 周长强.济钢320 m2烧结机智能控制系统.中国冶金.2005.12 [6] 钟华.SIEMENS SIMATIC产品在焦炉自动配煤控制系统中的应用.工控机与集散控制系统.2006.11 [7] 韩福建,马晓燕,吕东升.济钢焦炉配煤计算机控制系统的改造与应用.山东化工.2005

[8] 韩福建,党勇.焦炉生产中过程自动控制系统的实现与应.山东冶金.2005.6 [9] 仁吉堂，朱立光，王书桓.连铸连轧理论与实践.北京：冶金工业出版社,2002.6 [10] 高凤翔,王长松,陈晓,张玉宝.结晶器液位系统的卡尔曼滤波模糊自适应PID 控制.制造业自动化.2009.5 [11] 张西涛.济钢120t 转炉炼钢过程计算机控制系统.工业控制计算机.2007

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％训练样本的输入样本 P 及期望样本 T；

P=[0.1 0.275 0.000213473 1 0.684460514 0.637096236 0.023922296 0 0.332897493;0.1 0.275 0.000220142 1 0.683128423 0.636431559 0.023928807 0 0.332901943;0.1 0.275 0.000213473 1 0.680457899 0.634427826 0.023922296 0 0.387599899;0.1 0.275 0.000200133 1 0.677118079 0.631754503 0.023909273 0 0.439626418;0.1 0.275 0.000220142 1 0.679792933 0.634430265 0.023928807 0 0.477662222;0.1 0.275 0.000180124 1 0.674443118 0.629745759 0.023889738 0 0.523005797;0.1 0.275 0.00024015 1 0.68246768 0.636438835 0.023948341 0 0.517697757;0.1 0.275 0.000193464 1 0.674447461 0.630417815 0.023902761 0 0.518342351;0.1 0.275 0.000262622 0.984242663 0.678944258 0.631015692

0.023294597 0 1]';％归一化处理后的输入样本

t=[20659 20870 21146 21362 21093 21518 20599 21123 20196];T=t;for i=1

T(i,:)=(t(i,:)-min(t(i,:)))./(max(t(i,:))-min(t(i,:)));％期望值归一化处理

end

％隐含层数据的输入及输出；

YI=zeros(15,1)％隐含层单元输入数据初始值 0 向量的设置；

for n=1:9 for i=1:15 for j=1:9

YI(i,n)=W(i).*P(j,n)-YCQ(i);％隐含层输入值计算；

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for i=1:9 for j=1:15

DeltV(i,j)= η.*deltSC(:,i).*YO(j)end end

％输出层的阙值调整；

DeltSCQ(i)=2.*deltSC(i)％隐含层至输入层的权值调整

for i=1:9 for j=1:15

DeltW(j,i)=2.*deltYH(j,i).*P(i)end

end

％隐含层阙值调整

DeltYCQ(i)=2.*deltYH(i)%轧制力 F1 仿真程序

%训练样本的输入样本 P 及期望样本 T

P=[0.1 0.275 0.000213473 1 0.684460514 0.637096236 0.023922296 0 0.332897493 0.1

0.275

0.000220142 1

0.683128423 0.636431559 0.023928807 0

0.332901943 0.1

0.275

0.000213473 1

0.680457899 0.634427826 0.023922296 0

0.387599899 0.1

0.275

0.000200133 1

0.677118079 0.631754503 0.023909273 0

0.439626418 0.1

0.275

0.000220142 1

0.679792933 0.634430265 0.023928807 0

0.477662222

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0.1

0.275

0.000193464 1

0.689791126 0.633086278 0.024142923 0

0.720478455;0.1

0.275

0.000200133 1

0.683122081 0.633088726 0.024149433 0

0.691127418;0.1

0.275

0.000186794 1

0.686453455 0.63174959 0.024136413 0

0.48031328;0.1

0.275

0.000286833 1

0.679814292 0.645127507 0.024240726 0

0.52372376;0.1

0.275

0.000226812 1

0.689801473 0.636433984 0.024182143 0

0.550378909];T_test=[0.3196229 0.3204798 0.359040 0.10025 0.411311 0.773778 0.15595 0 1];net=train(net,P_test,T);%神经网络训练

Y1=sim(net,P_test)%对网络进行仿真

e1=T_test-Y1%误差向量

perf2=mse(e1,net)%均方误差性能函数评价-