軋鋼工藝計算機仿真技術探究

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摘要：首先介紹了軋鋼工藝、計算機仿真技術近年來的快速發(fā)展，其次分析了計算機仿真技術在軋鋼工藝優(yōu)化中的應用，最后進一步說明計算機仿真技術在軋鋼生產(chǎn)節(jié)能中的融合運用，推動軋鋼工藝、設備的優(yōu)化發(fā)展。

關鍵詞：軋鋼工藝；計算機仿真；設備優(yōu)化

隨著近年來我國鋼鐵產(chǎn)能的不斷擴大，鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)競爭日益激烈，軋鋼作為鋼鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，對于鋼材制品的品類、質(zhì)量起到了舉足輕重的作用。在現(xiàn)有產(chǎn)能基礎的情況下，有效提升生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品多樣性關乎企業(yè)的競爭力。在不增加設備投資的情況下，采用計算機仿真技術，在現(xiàn)有機組敏捷生產(chǎn)出更多不同鋼種、規(guī)格的產(chǎn)品符合符合鋼鐵企業(yè)的發(fā)展需求。

1軋鋼工藝及設備的發(fā)展

軋鋼是通過改變鋼坯形狀的壓力加工過程，一方面為了得到所需的鋼制品形狀，另一方面為了改善鋼制品內(nèi)部特性。冷軋和熱軋是根據(jù)軋制溫度不同而劃分的，縱軋，橫軋和斜軋是根據(jù)不同的軋制時軋件與軋輥的相對運動而劃分的。一般軋制和特殊軋制是根據(jù)軋制的成型特點劃分的。近些年，軋鋼工藝也在不斷改進和升級，主要是受軋鋼工藝發(fā)展的影響。我國在軋鋼工藝方面的重大進展包括：1）鑄軋一體化，由于連續(xù)、高效、可控的軋制工藝，以及計算機等高新技術的容易應用，以軋制為特征的連續(xù)軋制技術在相當長的一段時間內(nèi)仍將是鋼鐵行業(yè)鋼材成形的主流技術，但軋制工藝前后的連接技術將取得巨大進步。由于連鑄的發(fā)展，初軋工序已經(jīng)被逐步淘汰了。生產(chǎn)的薄帶連鑄技術是直接冷軋，使連鑄和熱軋過程集成。鑄軋一體化將優(yōu)化了整個軋制過程。2）靈活的軋制過程，應用程序的壓力寬度調(diào)整技術和形狀控制技術在熱帶鋼軋制，實現(xiàn)自由安排軋制板的寬度。粗糙和介質(zhì)軋制技術的應用在桿和線生產(chǎn)實現(xiàn)了自由軋制。冷彎焊管機器也可以實現(xiàn)自由規(guī)范生產(chǎn)。這些新技術使軋制過程靈活。3）軋鋼技術進步的主得益于信息技術的應用。高新技術包括形狀自動控制，自由安排，精度高、多參數(shù)在線綜合測試在內(nèi)，這些高新技術的應用可以優(yōu)化軋鋼生產(chǎn)。軋機最早由計算機模型控制，后來轉(zhuǎn)變成人工智能控制。這些改變也是因為信息技術的發(fā)展，信息技術的發(fā)展具有優(yōu)化生產(chǎn)周期，減少庫存和降低成本的優(yōu)點。

2計算機仿真技術的發(fā)展狀況分析

計算機模擬技術主要是一個全面的技術，利用計算機科學和技術的成就建立模擬系統(tǒng)模型，并對模型進行動態(tài)實驗在特定的實驗條件。被廣泛應用在分析、設計、運行、評價已經(jīng)培訓系統(tǒng)中，因其具有運行高效安全，且不受環(huán)境條件影響，可以改變時間比例尺的特點。自1980年代以來，隨著計算機技術的發(fā)展，仿真技術已經(jīng)進入了一個新時代的計算機模擬和仿真應用軟件。計算機仿真技術的實用價值是增加，它已廣泛應用于人們的生產(chǎn)和生活的各個方面，如儀器、虛擬制造、電子產(chǎn)品設計、模擬訓練等。從90年代以來，基于計算機仿真技術，建立了一批高水平、大規(guī)模的環(huán)內(nèi)硬件仿真系統(tǒng)，如射頻制導導彈環(huán)內(nèi)硬件仿真系統(tǒng)、紅外制導導彈環(huán)內(nèi)硬件仿真系統(tǒng)、戰(zhàn)斗機工程飛行模擬器、戰(zhàn)斗機環(huán)內(nèi)硬件仿真系統(tǒng)、驅(qū)逐艦環(huán)內(nèi)硬件仿真系統(tǒng)等，發(fā)揮了重要作用。綜上所述，隨著科學技術的迅速發(fā)展，計算機仿真已經(jīng)成為一種不可或缺的手段，控制系統(tǒng)的分析、研究和設計。計算機模擬的意義在于它的應用。仿真技術的應用可以降低控制系統(tǒng)的開發(fā)成本，提高安全實驗的過程中，調(diào)試和培訓，帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟效益，應用于工程和非工程。目前，計算機仿真技術已廣泛應用于機械制造、航空航天、交通運輸、船舶工程、經(jīng)濟管理、工程建設、軍事仿真、醫(yī)療衛(wèi)生等領域。

3計算機仿真技術在軋鋼工藝的實際應用探究

3.1計算機仿真軟件

計算機仿真軟件主要為了提高兩方面能力，一是解決問題的能力，二是面向用于模塊，添加功能描述和模式實驗。通過仿真軟件，用戶使用不同的技術水平可以用他們的語言來表達不同程度的問題，與計算機方便地交流，并完成建模和仿真實驗。仿真軟件分為模擬語言，模擬方案和仿真軟件系統(tǒng)。仿真語言是最廣泛使用的仿真軟件。仿真軟件包是一種用于仿真特殊應用領域的程序系統(tǒng)。軟件設計師設計通用程序段劃分為通用子程序模塊，并設計一個主程序模塊調(diào)用子程序模塊。仿真研究人員可以使用這個程序包，而無需繁重的編程工作。這些計算機仿真軟件重要環(huán)節(jié)是仿真建模，仿真建模是建立被仿真對象的相似物或其結(jié)構形式。它可以是物理模型或數(shù)學模型，好的模型為后續(xù)仿真提供了良好的基礎。

3.2計算機仿真在軋鋼工藝中的實際應用

軋鋼工業(yè)的不斷發(fā)展，大量的系統(tǒng)和項目涉及有一定的復雜性和特殊性。為提高生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟，計算機仿真技術可以快速發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的規(guī)則和機制，并提供有效的理論和實驗依據(jù)改善產(chǎn)品的性能指標。小圓鋼冷卻床的運動是非常不同于普通圓鋼軋制領域。因此，有必要研究冷卻床的基本結(jié)構和工作原理。根據(jù)建立的運動模型結(jié)構，在計算機上進行仿真驗證測試，使用理想的冷卻床可以生產(chǎn)出目前最小尺寸的圓鋼。本研究涉及的冷床是一種逐步旋轉(zhuǎn)式冷卻床。它具有兩種齒板，即V形齒板和U形齒基。彼此移動，原理是以一種方式移動并同時繞另一根軸旋轉(zhuǎn)。鑒于存在問題的基本結(jié)構，模擬器還必須能夠從科學理論的另一個角度進行深入分析，如果是直徑較小的扁鋼，則很可能與模擬器不兼容。V形齒的第二個尖端，第二個V形齒的西壁相互接觸，這是拼圖的組成部分，它們都屬于冷卻床旋轉(zhuǎn)的突破極限，原因之一是旋轉(zhuǎn)過程中會出現(xiàn)不穩(wěn)定，從而導致快速冷卻失敗。在碰撞過程中第二的v型齒小圓鋼或軸，u型牙齒會向下移動，繼續(xù)前進，而v型牙將新聞向下和向后移動。這實際上是必要的條件。首先，根據(jù)針對嚴重磨損和詳細規(guī)格的模型實驗的結(jié)果，對相同類型的工字鋼進行建模和仿真，并在正常條件下對其進行分析。從實際情況出發(fā)，從仿真模擬數(shù)據(jù)的計算和性能可以看出，在冷卻床下小圓鋼運動相對不穩(wěn)定的快速冷卻效果非常好，并進行了數(shù)字仿真，冷卻床和機芯可以被穩(wěn)定地冷卻，產(chǎn)生了良好的效果，但可控性相對較差。

3.3計算機仿真技術在軋鋼生產(chǎn)節(jié)能的應用

加熱爐屬于熱軋生產(chǎn)重要能耗設施，其功能是加熱軋件到規(guī)程軋制溫度，采用計算機仿真技術，對加熱爐、軋件進行建模，在計算機仿真系統(tǒng)中對加熱爐各類參數(shù)進行調(diào)整，針對不同的軋制產(chǎn)品，生產(chǎn)節(jié)奏，來料狀態(tài)優(yōu)化加熱爐工藝參數(shù)，大幅優(yōu)化加熱爐空耗與軋制節(jié)奏關系，可較大幅度降低加熱爐煤氣消耗，通過仿真結(jié)果分析，采用計算機仿真技術，動態(tài)優(yōu)化加熱爐各類燃燒參數(shù)，在定制化生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生了明顯的效果，通常可降低20%左右的能耗，同時增加了余熱回收。同時，通過計算機仿真技術輔助人工進行現(xiàn)場生產(chǎn)培訓，利用軟件進行加熱爐各類工況運行狀態(tài)調(diào)整，在操作的過程中，控制方式和顯示變量可以任意選擇，連續(xù)和不連續(xù)的干擾因素可以設置，可以進行自動或手動操作調(diào)整顯示各種參數(shù)的靜態(tài)和動態(tài)變化特征在操作的過程中調(diào)整。尤其是針對一些小概率且容易產(chǎn)生較大事故的狀況，極少在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)，采用計算機仿真技術模擬此類異常，評測操作人員技能掌握且不會發(fā)生問題，起到了較好的作用，是從事加熱爐操作人員較好的輔助培訓工具。

4結(jié)語

綜上所述，隨著計算機仿真技術快速發(fā)展，已影響到鋼鐵行業(yè)的方方面面，從工藝優(yōu)化、節(jié)能降耗、人員培訓、生產(chǎn)管理等。是提升鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)競爭力的必由之路。

作者:李邈 單位:中冶賽迪重慶信息技術有限公司