热连轧无缝钢管轧线过程自动化系统研究

时间：2024-05-04

王海珍(新余学院机电工程学院江西新余 338000)

前言:近年来，我国无缝钢管的生产不管从数量上，还是质量上都有了大步的提升，但与其他的无缝钢管生产强国相比，我国的无缝钢管在生产技术和设备方面依旧存在着一定的差距，甚至在国内的市场上依旧需要依靠进口高附加值和优质的无缝钢管，因此我国必须充分利用现代化的技术，加大投入，积极升级和改造无缝钢管的生产线，不断提高无缝钢管的生产效率和质量，从而在激烈的市场竞争中更加具有竞争力。

1 无缝钢管生产工艺流程

无缝钢管的生产工艺主要是指其轧制的技术流程，其主要包括了锯切钢坯以及对管坯进行加热、轧制、定径矫直、检测和喷砂等步骤，生产设备非常繁杂，控制程序虽然较为复杂但顺序却非常的清晰。无缝钢管在轧制的时候，所使用的是长圆柱坯，因此需要将其锯切成1米左右的坯料，再放入加热炉中加热，当加热完成后，就可以将其送入穿孔机中进行穿孔，从而形成毛管。在进行穿孔之前，需要在钢坯的后端中心处打一个小孔，从而保证穿孔机能够顺利地咬入钢坯，并确保穿孔时的稳定性。而依据工艺的不同，可以分为冷定心和热定心两种方式，前者主要是在锯切钢坯后以及加热前进行，而后者则是在加热后以及穿孔前进行，这两种方式都能够有效保证钢坯穿孔的稳定性，并使轧制的毛管壁更加均匀。整个无缝钢管生产流程主要分为了8个区域，即加热区、穿孔去、轧管区、定径区、冷床区、矫直区、精整区以及探伤区。

2 热连轧无缝钢管轧线过程自动化系统设计

2．1系统设计。热连轧无缝钢管轧线过程自动化系统主要是由服务器、操作终端、工程师站、打印机以及若干网络设备组成的典型服务器和客户机结构硬件系统，选用的是部门级的容错服务器，这种服务器使用的是全冗余组件设计，因此能够有效提高系统的运行可靠性以及存储数据的安全性。

2．2热连轧无缝钢管轧线过程自动化系统详细设计。

(1)作业计划处理。该模块主要负责接收上级管理计算机系统的轧制命令和原料数据，也被称之为车间制造执行系统，即L3。在未投入使用之前，该系统不仅保留了人工录入和管理轧制计划的功能，还与生产计划、生产线轧制规程以及工艺要求的编制作业计划信息相结合，能够为系统提供必要的作业计划和管理数据，如修改、删除和状态设定等，还能够指导主要的机组进行生产。

(2)物料跟踪。物料跟踪主要是指在热轧生产线中使用单支跟踪的机制，不仅在生产时需要给每一支物料进行编码标识，还需要依据工艺的需求将其分为若干个跟踪点，并通过各类的检测原件记录物料的跟踪位移，并在计算机中建立起逻辑影响。这种跟踪机制不仅能够实时监控和记录单支物料的生产过程数据，如生产、工艺和电气参数等，还能够以此为依据使得操作人员更加有效地把握生产实际，使工艺人员能够通过分析这些数据并结合主要机组的工艺数模，更加顺利地设定参数，从而有效提高物料的质量以及生产效率，即使跟踪过程中出现错误也能够及时地进行修改。

(3)作业规程管理。该步骤主要的任务是将生产规程信息录入进行系统中，并对其进行显示、维护以及传输，这类数据主要包含了生产过程中各个产品的物料变形参数、机组调整参数以及特殊要求的数据等。尤其是在穿孔、定径机组中，即使生产变化了规格时，也能够利用查询功能快速地寻找到适宜的机组设定参数，在经过人工确认后，就能立刻运用于实际生产中，从而确保了生产的稳定性以及产品的质量。确保生产正常运行的关键在于要建立起工艺库并重视日常的维护，重视起两方面的内容，才能够使生产顺利运行，工艺人员才能够不断优化工艺库中的信息，从而保证生产规程数据的有效性。

(4)数据收集。该模块主要负责接收、测量和保存系统中的生产状态数据以及现场数据等，这类数据不仅能够优化生产过程以及工艺参数，在当前批次结束后，还能够自动生成对应批次的产品质量和过程数据。

(5)报表打印。报表主要是指系统中的报警记录、停机记录和工程记录等，其中工程记录主要是指系统能依据生产工艺报表和产品的统计报表，自动选择和生产报表的类型，如能够依据所选的产品报表选择对应额计划号和扎批号;能够依据班报表的要求选择班次和日期;能够依据日报表的要求选择生产日期等。