冷轧生产线智能环保技术
时间:2019-06-24 17:19 来源:雅延咨询 作者:雅延 点击:
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中国钢铁工业近20年的快速发展,使钢铁产能迅速增长,其环境污染、排放等问题日益严峻;同时产品质量及个性化、定制化能力亟待加强提高。因此,创新驱动钢铁行业调整结构转型发展,实现钢铁行业智能制造、绿色发展势在必行,在这方面中冶南方积累了丰富的经验和技术。2冷轧智能化技术现代化冷轧生产线智能化主要集中在生产质量管理、物流管理、设备管理方面的实现
中国钢铁工业近20年的快速发展,使钢铁产能迅速增长,其环境污染、排放等问题日益严峻;同时产品质量及个性化、定制化能力亟待加强提高。因此,创新驱动钢铁行业调整结构转型发展,实现钢铁行业智能制造、绿色发展势在必行,在这方面中冶南方积累了丰富的经验和技术。
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冷轧智能化技术
现代化冷轧生产线智能化主要集中在生产质量管理、物流管理、设备管理方面的实现。
2.1 产品质量管理
在与信息技术的相互作用和深度融合过程中,设备和流程的数字化、信息化、自动化的提高,催生了一批知识重用和智能决策相关的应用,减少了信息淹没,克服了人的知识瓶颈。主要形成了以下应用:
(1)智能酸洗模型
在酸洗机组中利用运行的带钢物理参数、带钢速度、酸液温度、浓度数据,成功开发应用了智能酸洗模型,具体框图如图1,通过采集现场各传感参数及表面质量检测仪(如图2)实时反馈,利用神经网络等智能算法进行自学习优化,稳定了酸洗工艺参数,使酸洗带钢表面质量既稳定,又降低酸洗能耗,也简化了工人操作。
(2)锌锅区域智能控制模型
在锌锅区域,通过采用锌液面液位控制、炉鼻腔内的锌灰控制、锌液成分检测控制,镀层厚度闭环控制等子系统,以及MES系统中相关设备维护记录,采用大数据分析方法,根据各参数变化趋势,完成现场生产和设备运行问题趋势分析,形成镀锌专家系统,使之指导稳定的生产操作工艺。
(3)硅钢产品磁性能预测与优化模型
对产品成分控制和性能要求苛刻的硅钢产品,采用机器视觉进行实时品质管理,将分析传感器所检出的硅钢品质,结合设备的声音、振动及温度等信息参数,通过全工序流程平台的大数据分析,实时收集并分析预测影响产品质量因素,将产品质量管理信息化内容前置,降低了损耗并加速了新品开发周期。
2.2 生产物流管理
在冷轧生产流程中的钢卷物流已开展无人化运输,可实现钢卷库区的行车无人操作。同时为进一步使车间内钢卷实现智能物流,还开发了地面子母车智能运输系统(如图3),使前后工序机组钢卷实现无缝对接,在减少吊运钢卷损伤的同时,也极大的节省了人工操作。结合信息流和物流协同,构建MES系统,与企业级ERP联动,使其自动导出最佳的作业方案成为可能。
2.3设备管理(设备维护和在线诊断系统)
采取设备适配的专业化智能传感器,实时监控设备状态,将所有信息汇集到运营一体化中心,对传感器信息、检查、维修及故障等设备履历记录进行分析,实现设备预防性维护。
同时,各种自主式智能装备也在冷轧处理机组中得到推广应用,目前已投入应用的有自动拆捆机器人、自动取样机器人、自动牵引废料机器人、自动贴标机器人、自动捞渣机器人等,极大地降低操作人员的劳动强度,并提高了生产运行的安全。
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冷轧绿色化技术
3.1 绿色化生产工艺
为尽可能减少冷轧工序对环境的污染,采用绿色化生产工艺,开发出超声波辅助清洗工艺,可实现轻电解或无电解高效脱脂清洗,改变传统高能耗的电解工艺。同时采用高效磁性过滤器对碱液进行循环过滤,去除其中的铁粉和油泥,提高碱液的清洗效能,延长碱液的更换周期,降低了碱耗。
3.2节能减排
(1)以高效除尘技术、余热回收技术的开发为关键,将排放量降到最低。主要采用过热水或余热锅炉方式,在含有炉区段的连退和热镀锌机组,回收利用含有大量余热的烟气。通过换热吸收再回收利用,并应用于机组清洗段和热风干燥区域。目前已在太钢硅钢、中冶新材硅钢等机组成功应用。
(2)对于易挥发的盐酸酸雾,开发了智能酸雾控制模型,通过在线酸雾浓度闭环控制,可以在达标排放的前提下减少能耗。同时采用酸雾冷凝回收方式,可以使大部分酸雾直接冷凝回用,提高酸液的利用率,得到越来越多的企业认可。
(3)为了提高表面质量,减少带钢表面清洗后的水渍,通常采用“挤干+热风干燥”方式,或是气体吹扫方式,消耗了大量的热量和压缩空气量,都难以解决带钢边部带水问题。通过开发一种新型的表面清洁装置(如图4),采用真空系统将带钢表面的残水吸入辊芯,使带钢表面水膜薄且均匀,彻底解决了带钢边部带水产生的缺陷,使产品表面品质提升同时降低了干燥能耗。
3.3 废弃物处理
(1)在高强钢和高牌号硅钢酸洗过程中产生的硅泥沉积,通过开发酸洗在线预脱硅工艺,并与高校联合开发了试剂配方,将在线槽罐中的酸液进行体外循环,经絮凝沉淀分离压饼处理。该工艺在国内某生产硅钢的酸轧机组成功应用,取得了明显的效果。
(2)带钢在碱液清洗过程中,槽内和罐内形成的大量油泥铁粉沉积,通过开发高效的磁性过滤器,采用循环的永磁吸附方式,使得大量悬混杂质被去除,提高碱液的使用效率。目前已在多个生产现场应用,均去除了碱液中大量的油泥铁粉。
(3)冷轧带钢切边会产生大量废边丝,是导致机组故障率高,影响高速机组正常运行的关键因素。目前,为适应各种工况下的废料处理工艺,在高速连退机组采用高速高强废边压块机、在重卷薄带钢机组中采用压辊式废边卷取机、在酸洗厚带钢机组中采用碎边剪或是对顶锥盘式废边卷取机,但均存有隐忧。中冶南方创新开发出适应各种废料的在线“废料撕碎机+压块”工艺,实现废料处理无人操作,极大地方便了机组生产管理和产线效率的提升。
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以大数据和人工智能为基础,加速开发冷轧减量化绿色工艺与装备,实现生产、物流、能源等智能控制与优化的协同,从而实现信息深度感知、智慧优化决策和精准协调控制,进一步推动我国钢铁生产过程和产品的绿色化、智能化水平提高。