鋼鐵智能冶金技術
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鋼鐵智能冶金技術范文第1篇
【關鍵詞】冶金；工業；自動化；發展
引言
伴隨我國改革開放的不斷深入，冶金工業自動化技術的發展越來越成熟。面對冶金工業如此龐大的生產體系，技術可以說是相當重要的。工業自動化技術在冶金行業的運用可以使生產過程變得更加高效，產品質量也會更高。一些冶金企業越來越追求高回報低消耗的發展目標，所以生產過程中的節能減排成為冶金行業需要重點關注的焦點。可以說，冶金工業自動化的發展前途決定了冶金行業的未來發展前景。
一、冶金工業自動化技術的分析
1、物聯網技術與冶金工業自動化
物聯網技術是信息時代的產物，在第三次科技革命中孕育而生。物聯網技術具有很大的發展空間，它實現了信息的快速傳播和高效利用，為冶金工業自動化技術的發展提供了保障。可是當前對物聯網技術的探究也只是出于概念階段。許多企業甚至沒有物聯網的概念。隨著技術的不斷更新，雖然物聯網技術在冶金工業自動化中的應用越來越廣泛，但是也出現了較多的問題，主要表現為以下兩個方面：一個是工業傳感器的研制與生產。所謂工業傳感器是指可以對物體的狀態和轉變進行感知，并且將得到的感知轉變成計算機可以讀懂的電子信號。研制與生產工業傳感器要以工業自動管理與自動控制為前提，才可以保證工業設備和機器的正常運行，同時使產品獲得最好的質量。工業傳感器就是對不同參數進行查看和管理。因此，生產物美價廉的工業傳感器有利于現代化冶金工業的發展。另一個是構建工廠傳感網。工業無線網絡技術可以將傳感器技術、現代化的無線網絡通信手段、嵌入式的計算技術以及分布式的信息處理技術有機的結合起來。工廠傳感器網是由很多隨機分布的、能夠進行實時感應和自動組織能力的傳感器節點構成的網絡。工業無線網絡技術在冶金工業領域中的運用是現代化工業的一大突破，能夠將工業領域的檢測費用降到很低，同時又可以使工業領域的運用范圍得到最大程度地擴大。可以說，工業無線網絡技術是國內外相關領域非常重視的技術。
2、數學模型與冶金工業自動化
要知道，冶金自動化的快速發展狀況與過程數學模型的運用程度有很大的聯系。要是能夠把數學模型這個技術運用得很熟練，那么就可以增加工業實現高度自動化的可能性。所以，為了可以滿足我們國家對鋼鐵產品的需要，提高鋼鐵產品的質量和生產技術水平，務必要提高冶金工業自動化的水平。我們知道，一些歐美國家冶金工業的自動化水平很高，可是由于某些原因，他們不愿意或是不肯將這種自動化技術與其他國家分享，他們與其他國家進行的技術轉讓的產品大部分是落后的或是有較大缺陷的產品。不過如今，我們國家的自動化水平已經發展到較高的領域，實現冶金高度自動化數學模型的創新具有較為成熟的條件，可以較為廣泛地滿足社會發展的需要。還有就是，我們國家已經建立一個富有創新意識和創新能力的組織，從而為過程控制數學模型的自主創新提供了智力支持。要將數學模型與現代化信息技術、工藝水平以及自動化技術進行緊密結合，才能夠充分地發揮數學模型的優勢之處。可以看出，數學模型是自動化技術和信息化技術的關鍵技術。我們國家鋼鐵企業為了可以生產出市場所需要的鋼鐵材料與品種，就構建了實用性和準確性很高的數學模型。實用性和準確性很高的數學模型可以從本質上保證鋼鐵產品的質量和節約能源的效果，從而推進鋼鐵產品的長久性發展。
3、過程控制系統與冶金工業自動化
對于冶金自動化來說，對于其生產過程中的檢測與控制是相當重要的。在實際應用中，新型傳感器的應用，結合軟測量技術的數據處理，對于其中的關鍵性工藝參數的掌握是相當有效的。其中，物流跟蹤技術，對于能源的平衡控制，在冶金環境下進行有效的環境排放實時監測技術等，都是立足于對冶金產品的全生產過程控制目標，進行有自動化應用與實踐。特別是對于冶金過程中的檢測與在線監控技術，對于冶煉中的鐵水、鋼水、溶渣進行實時的溫度與元素檢測，通過進行鋼水的純凈度監測，達到提前預知預控生產的目標。而對于鋼材產品的溫度、尺寸、元素值范圍、組織缺陷等相關關鍵參數進行的檢測與分析，也是貫穿于整個冶金生產全過程中的。而在對廢氣、煙塵也有著全線的監控，為了提高整個自動化控制的閉環控制度，冶金自動化技術在發展中已經形成了基于機理模型、專家系統、神經元系統、統計分析、支撐矢量機等技術于一體的生產過程控制系統。為了提高整個過程控制的有效性，自適應智能控制的應用對于提高對冶煉過程中關鍵變量的高性能閉環控制作用明顯。而整個過程控制技術都是立足于采用新型電力電子元件，通過交直變頻、高中壓變頻、與交交變頻進行傳動。如有副槍轉爐動態數學模型、連鑄二冷水優化設定、軋機智能過程參數設定、電爐供電曲線優化、智能鋼包精煉爐控制系統、高爐煉鐵過程優化與智能控制系統等等。
4、信息化系統與冶金工業自動化
信息化系統的目的是通過信息共享與數據采集，把冶金流程中的所有信息進行集成處理，從煉鐵、煉鋼到軋鋼進行全面的信息收集與傳達。在這一過程中，也就是一個橫向的信息集成與整合過程。通過建立以計算機為基礎的全流程模擬信息化系統，對各種冶金模型進行流程性離線仿真系統設計，把其生產過程中產生的所有信息進行全面的收集與及時的上傳，并納入仿真系統的環節中去，通過人機交互達到對于數據的監測與生產過程的全面監控目的。而協同計算的參與，對于優化冶金過程組織安排，強化生產智能與人工監控有著重要意義。而信息化系統對于鋼鐵產品的流程設計與新產品開發上，具有著無可比擬的虛擬集成優勢。不僅可以提高整個鋼鐵生產的智能化，同時還可以利用專家系統中的理論與案例知識，對生產組織與管理進行設計與優化。
信息化作為冶金自動化的重要組成部分，不僅可以根據所采集到的數據對生產作業安排作出最快速的調整，同時還可以提高整個冶金生產過程中的智能化程度。通過信息化系統，可以對冶金各工序進行參數臨近，對各工序的參與順序與計劃作業方面進行自動計算與安排，進而自動調整各工序間的作業時間與等待時間。而當出現不可抗力影響時，冶金自動化中的信息化系統可以在最快的反應時間內進行調度與技術工藝重組。通過人機協同動態生產調度，及時判定生產故障與生產過程中發生的品質異常情況。其中，在設備故障方面，不僅可以進行設備壽命預報，還可以進行自動計算與安排維護時間的工作。在冶金成本信息化方面，動態成本控制系統可以對整個原材料與能源介質進行動態全程跟蹤，通過對產線進行自動化檢修與定修、對生產調度情況進行以生產情況為核心的動態調整與安排，達到優化原材料配比，降低冶金生產成本的目的。
二、冶金工業自動化發展分析
1、自動化控制方面
目前來說，我國應正視與提高自身對于高端控制設備的研發與生產，多進行自主知識創新，對智能控制與高性能控制器的設計與開發進行進一步的實踐與生產。考慮到冶金現場的環境情況，對檢測儀表的應用上還多進行加強，提高檢測儀表的數據真實性，提高檢測儀表壽命，進一步對其在測量與預報方面進行技術探索。對于冶金來說，自動化技術的基礎是數學模型的適用性，為了提高其適應性，我國應多考慮把工藝與數學模式，把專家經驗與新時期的冶金自動化技術發展進行有效結合，把煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼等典型工位的過程模型和過程進行有效優化。
2、信息化應用方面
信息化的有效應用取決于其長期的落實與實踐，就這一點來說，在應用中，冶金企業應多立足于現有基礎，對自身已有的基礎自動化進行優化，逐步進行信息化與基礎自動化的銜接。重視對整個生產流程的工序梳理與優化，信息化應用的帶頭人應重視對信息化使用者的培訓與有效溝通，確保在生產中，信息化應用發揮其應有作用。
三、結束語
總而言之，冶金自動化的技術對于以往手工系統與現場監控來說，擁有著更高的智能性與預知性。作為耗能大戶，冶金工業自動化發展趨勢受限于其成本因素與人力管理壓力，自動化技術會從以往的粗放型向精細化轉型。通過對耗能的全過程控制與計算，達到對于產能的預估與預控。通過自動化技術的發展與革新，對實現冶金工業的節能減排，降低其生產成本，最終達到增加冶金工業生產效率，建設綠色工廠的目標。
參考文獻：
[1]盧祁. 我國冶金自動化的現狀與發展趨勢――訪冶金自動化研究設計院副院長孫彥廣教授[J]. 中國儀器儀表，2009，07：26-28.
[2]郭雨春，陳志，王昊宇. 冶金自動化發展的策略與思考[J]. 自動化博覽，2009，S1：7-10+15.
[3]薛興昌，張劍武，蘭曉健，師淑珍. 21世紀初葉冶金自動化裝備技術發展和對策[J]. 冶金自動化，1999，01：1-5+10.
鋼鐵智能冶金技術范文第2篇
關鍵詞:冶金；自動化技術；現狀；發展
中圖分類號：C35文獻標識碼： A
引言
隨著電子信息技術及智能控制技術的快速發展，近年來，冶金電氣自動化技術取得了很大進步，推動了鋼鐵、冶金產業的發展，為實現冶金行業的現代化，發揮了有效的促進作用。把握當前冶金電氣自動化技術的發展形勢，全面分析其發展現狀，掌握其發展趨勢，對于解決行業問題，推動我國冶金電氣自動化技術的應用與發展，有著重要的現實意義。
一、自動化技術在冶金行業的發展
80年代左右，我國鋼鐵冶金行業還普遍采用單回路控制，一般控制設備都為常規儀表，控制水平簡單。而在90年代以后，自動化技術開始在我國冶金行業中普及，大部分企業的控制裝備方面都以PLC、DCS、FCS為主，控制水平可以達到準無人化水平。最近這幾年，冶金行業自動化技術再一次升級，部分鋼鐵企業已經實現了全廠信息化，控制系統也更加優化了，出現了BPS/MES/PCS三級結構。自從我國加入WTO后，再加上金融危機的影響以及國際鋼鐵市場的持續低迷，鋼鐵冶金企業現今正面臨著嚴峻的考驗，所以為了適應全球冶金行業的大環境，為了我國冶金行業更好的發展，提升我國鋼鐵行業自動化技術的水平勢在必行。
二、我國冶金工業的自動化現狀
1.冶金工業的生產控制體系
在冶金工業的生產過程中，主要是由四大分級結構控制體系完成的，它們分別為:①O級是采集執行層，也就是傳感器和執行器，主要是完成物理量的測量、執行控制命令②1級是基礎自動化，集中控制生產工藝的過程。③2級是過程自動化，控制生產的優化④管理自動化，調節個程序之間的工作，使其分工合作。
2.我國冶金自動化技術的現狀
隨著21世紀的發展，我國的冶金自動化的程度得到了很大的提高，從冶金生產的各個工序現場可以隨處可見自動化的設備，不僅有比較先進的單機操作系統，還有完善的集散式分布系統。目前我國的大型冶金企業都從國外引進了先進的自動化控制系統和設備，然后應用這些設備和技術，進行消化吸收和自我創新，改造出適合我國冶金企業的生產實際情況的設備，使我國的自動化水平己經趕上了國際的水平。但是發展是不斷的，所以對我國的冶金工業的要求會越來越高，使得一些落后的技術和生產設備被淘汰，配備了很多新的自動化系統和單機自動化系統生產設備。
三、有色冶金行業未來發展及制約因素
我國雖然是目前世界上最大的有色金屬產品生產國，但是國內有色金屬礦產資源保證程度比較低，同時我國有色金屬深加工產品和新材料開發水平與發達國家差距較大，短時期內難以實現大量出口，有色金屬產品進出口貿易長期存在巨額逆差。來自中國有色金屬協會的數據：2011年我國有色金屬進出口貿易總額創歷史新高，達到1607億美元，同比增長28%，增幅比,十一五-期間的平均增幅高7.3%，全年進出口貿易逆差額為744億美元，同比增長8%；2013年我國有色金屬行業運行情況仍為不振，而影響行業的主要問題還是下游需求不旺，產能過剩，有色金屬行業銷售收入利潤僅為3.56%，同比下滑了0.36%。有色行業未來在種類和質量兩方面的發展都存在著很多制約因素。在產能增加方面，首先是資源缺乏的矛盾日益突出，例如按目前的消耗水平，現有冶金礦產資源將很難保證本世紀內生產的需求；其次，能源結構不合理，二次能源利用還很不充分，能耗高；第三，推行高效、低耗、優質、污染少的綠色清潔生產雖已有了初步成效，但從總體上看還處于初始階段。在品種質量方面，首先是淘汰落后工藝裝備的任務還未完成，流程的全面優化和工藝裝備的進一步優化還受各種條件的制約，大型設備依賴進口。其次在新品種開發方面原創性自主創新不多，產品質量的技術保障體系尚需完善。
四、冶金自動化發展趨勢
（一）過程控制系統的完善
雖然很多企業已經進行了過程系統控制,但是和世界先進技術水平相比,我國的冶金控制系統應用并不全面。冶金工程的工作流程已經可以采用比較新型的傳感技術、光機電一體化技術、數據融合以及數據處理技術,除此之外,還有一些關鍵工藝技術,例如參數閉環控制、產品物流跟蹤、能源的平衡控制以及環境控制和產品質量控制。實現冶金流程在線檢測和監控系統,包括鐵水、鋼水及熔渣成分和溫度檢測和預報,鋼水純凈度檢測和預報,鋼坯和鋼材溫度、尺寸、組織、缺陷等參數檢測和判斷,全線廢氣和煙塵的監測等。
（二）信息技術進一步得到發展應用
受市場影響，我國冶金產業面臨著激烈的競爭，因此需要通過降低成本、提高質量，以獲得競爭優勢，提升核心競爭力。所以，信息技術必然會得到進一步地重視和加強，新技術的創新和應用愈加突出。在冶金企業的生產控制方面，為增強生產過程的安全性、穩定性和可靠性，智能儀表、模型技術、高性能控制器和集中管控將得到更加廣泛應用。可以預見，在MES、ERP等系統繼續應用的基礎上，物流管理、商務智能、客戶關系管理、供應鏈管理、電子商務等信息系統，未來將全面鋪展，獲得廣泛應用。信息技術將變得無所不在。未來，云計算、物聯網、虛擬化等技術的創新和應用，將為冶金企業信息和智能化管理提供有力的技術支撐。
（三）進一步提高智能化程度
在過去，電氣自動化受限于電子化和機械化，新世紀以來計算機技術才被慢慢引入電氣自動化程序并發展成為主導的。信息化和工業化的融合，還有待加強。這是節省勞動力，提高生產效率的需要。生產過程的信息化主導，有利于實現自動化和機械化，從而改善生產模式，提高生產質量。把電氣自動化技術與計算機技術兩者相融合，將進一步促進冶金生產過程自動化和機械化。特別是互聯網技術的高速發展對于促進電氣自動化的進一步發展發揮了十分關鍵的作用。我國冶金電氣自動化技術發展，漸趨于將信息化和工業化相互深度融合，逐步淘汰落后生產方式，加強兼并重組，使得產業集中化提高，產業鏈游資源得到整合，工藝及管理水平不斷提升，冶金企業向精細、集約化管理轉變。
（四）能源管理控制一體化的構建
我們知道，冶金行業是一個耗費資源和能源較多的行業，耗費的這些能源和資源會嚴重阻礙到冶金工業的不斷發展。當前，我們國家的冶金工業逐漸從粗放型的生產模式轉化為精細型的生產模式，用耗費的能源和資源作為核定產能的標準在未來可能成為現實。因此，能源的節約與利用對冶金工業的發展有相當重要的意義。其中自動化技術在冶金工業中的廣泛運用，可以為節能減耗、低碳減排做出很大的貢獻。冶金行業的能源管理控制一體化的構建，要是只處于數據采集階段的話，那么作用并不大，但這也是目前普遍存在的現象。根據冶金工業在能源管理控制方面的特點，也就是耗費大量的能源與資源以及在冶金生產過程中所產生的氣體，我們將能源控制與管理的重點放在了建設能源控制與管理中心。能源控制與管理中心主要是以控制模型與管理模型的建立為基礎。可以看出，能源控制與管理的工作重點是能源運用的合理化、二次能源運用得合理化、多種能源介質共同運行、轉變過去的能源計算方式以及能源安全警告等內容。
結束語
隨著我國經濟發展,冶金自動化技術不斷提高,但是和發達工業國家相比,在技術方面還存在很大差距,我國企業需要不斷改進生產技術,提高生產效率,積極促進冶金自動化技術的發展。鋼鐵工業是我國的基礎工業,關系到各行各業的生產,尤其是工業和建筑產業,沒有鋼鐵就無法進行下一步具體工作。我國正處于社會主義建設高峰階段,很多工業發展處于品質提升及轉型階段,今后對高品質鋼鐵的需求量會不斷增加。然而目前市場高品質鋼鐵供應不足,高端品質種類較少,不能完全滿足市場需求。所以,冶金自動化技術是推動鋼鐵產量和質量提高的主要渠道。我國冶金行業在今后的發展當中要不斷吸收借鑒國外冶金自動化技術的發展,制定適合我國冶金自動化發展的目標,不斷拓展我國工業的發展。
參考文獻：
[1]曾波.自動化技術在冶金行業中的現狀和發展趨勢[J].山西冶金,2014,05:6。7+66.
鋼鐵智能冶金技術范文第3篇
【關鍵詞】鋼鐵工業；關鍵技術；自動化
隨著自動化技術得到廣泛應用，將會不斷推動我國鋼鐵工業不斷向前發展。實踐表明，鋼鐵自動化的應用能起到降低生產成本、幫助節約能源，從而提高生產產量和工作效率的作用，對于鋼鐵工業的發展能起到很好的促進作用。
1.計算機集成制造體系內容分析
1.1探索兩種生產工藝相關內容
1.1.1加工處理
通常情況，離散類型屬于能夠看到的類型，若在冷狀態環境下，大部分主要采用的是物理制作方法，但是其制作過程大部分是相互對應的，換言之就是生產溫度太高而不能看清其形態。對上述內容進行分析可知，在離散型中構建數學模型相比比較容易，并且鋼鐵工業構建一個數學模型會存在較大難度，大多數是利用經驗模型結合機理模型，并且使用神經元網絡、專家系統以及模糊控制來幫助構建控制模型。
1.1.2工藝裝置分析
針對離散型而言，其工藝裝置、工藝活動內容等均容易會跟隨時間改變而發生改變，并且物品形態并不是穩定不變的，但由于這類行業的企業屬于持續性企業，因此這些內容因素通常情況下不會經常出現改變，物品外在形態也不會經常出現變化。另外，前一類型品質大部分是憑借信息、圖像等資料來獲得，而后一類型就需要通過控制工藝設備的穩定性、工藝參數等來獲得。
1.1.3環境參考模型分析
其中講到的離散型，其參考模型可以劃分為：①企業；②分廠；③車間；④單元；⑤工作站；⑥工藝設備。在機械加工行業中，該模型的下三層中的設備可以認為是金屬加工車床，工作站就是由這幾臺車床組合而成，而單元就是幾個工作站的組合。對于連續型而言，其參考模型的下三層結構則有所差異，大體上都是不同種類的工藝設備以及其他輔助設備，比如：軋機設備、高爐設備以及供應能源的相關設備等。因為這一項內容的不同，從而使采用的控制設備也有所差異，并且探索要素也有些差異。
1.2工作中做好"以人為本"，從而達到"業務重組"的工作原則
計算機集成體系是一個十分復雜的體系，其發展情況與人有著十分緊密的關系。如果單純采用自動化是不能完成這一項工作的。而在探討生產要素相關問題類型中，大部分是與人有著密切聯系的，因此，該體系的發展過程中，人起著非常重要的地位。所謂"業務重組"指企業調整以往的經營方式、信息交換方式以及生產管理體系、采用新技術，從而構建能滿足計算機集成體系的一個新型組織體系。"以人為本"相關內容也包括了在工作中開展宣傳工作，使相關人員都能了解到該體系的重要性，并且通過相關培訓工作幫助提高相關群眾的科技水平、綜合素養，從而在企業中形成良好的文化環境。
2.智能化要素探析
其中智能控制是人工智能內容的一個應用以及研究方面，其是運籌學、信息論以及自動控制等相關學科內容的結合，從而變成了一個交叉學科[1]。近年來，實際工作中也出現了很多不同的智能控制系統，例如：以神經網絡作為基礎的智能-神經控制系統、多級遞階智能控制系統，基于規則知識的仿人控制系統以及多模變結構的智能控制系統等。智能管控是一項十分重要的工藝，這點與某些行業的要素基本相同。智能管控被應用在生產工業的各個工序中，被應用在調整與安排生產計劃工作、診斷設備工作以及設備監測工作等方面，并在該領域中取得較好的成就。
其中，智能控制被應用在鋼鐵工業與其具自身特點有著密切聯系，其比較適用于具有不完全性、不確定性以及復雜性、模糊性特點的非數字工作過程，然后對采用知識來幫助推理，用來啟發求解過程。另外，其還能幫助控制以數學模型顯示的工作過程以及以知識表示的廣義模型（非數字）。其中鋼鐵企業的生產過程控制最適合選擇智能控制來完成工作。例如，鋼鐵企業在煉鋼生產環節是在"黑匣子"環境下完成的，生產環境不確定因素比較多，因此工作相對比較繁瑣。近年來，鋼鐵工業中很難構建一個比較精確的數學模型，有些企業即使有相應的控制模型，但是某些模型獲得效果比不上人工操作獲得的效果好，因此沒能得到普及。在鋼鐵工業自動化工藝中，在各項工序中基礎自動化占有約40%～60%，而過程控制僅有大約10%的比例，因此過程控制水平相關比較低。原因是因為數學模型比較難建立，如果采用智能控制，就能在一定程度上促進過程控制。智能控制屬于交叉學科的一個新興學科，在知識理論方面以及實際應用方面都有著一些不足，目前還處在技術研究階段。
3.儀表儀器在自動化工作中的應用意義
3.1其是管控工作以及自動化工作開展的基礎
近年來，隨著我國鋼鐵領域自動化得到不斷發展，儀表設備發揮著重要作用。由于儀表設備是鋼鐵工業經營管理以及生產過程自動化的前提，如果缺少質量優良、性能良好以及精確度高的儀表儀器幫助檢測鋼鐵工業生產中的各種信息，鋼鐵工業就很難實現高水平的自動化[2]。鋼鐵企業中會存在很多常規檢測信號，比如：壓力信號、流量信號以及溫度信號等其他信號。另外，還包括很多特殊檢測信號類型，比如測量鋼板的厚度、寬度，檢測高爐料面的分布情況以及測量連鑄大包重量等，這些信息都需要采用特殊檢測儀表來幫助實現。若這些信號檢測所得結果不精確，就會影響其相關自動控制發揮正常作用。
3.2冶金工業使用的儀表設備具備的特征
目前，冶金工業中的儀表設備水平均得到了一定提高，儀表種類也隨之增多，并且儀表精確度也不斷得到提高。儀表在自動化操作中發揮著重要作用，但是在實際工作中也表現出較多反面情況，需要在今后的工作中不斷進行改善和提高。對于經常使用到的儀表設備，由于其使用范圍比較泛，并且參與到這些探索以及研究等活動的企業也比較多，因此這些儀表儀器的技術性相關都比較優秀。另一方面，某些特殊設備由于使用范圍不廣，并且研究起來會具有一定難度，這些設備的維護工作也相對比較難，因此在以往的工作中不能很好的發揮其具備的作用。
在鋼鐵工業自動化工作中冶金工藝專用儀表的應用有著很重要的作用，很多特殊信號都需要采用專用的檢測儀表，通過特殊的檢驗方法來完成檢測工作。目前，鋼鐵工業中相關儀表設備性能以及質量等都需要進行改善、提升，其與國外相關儀表產品相比，還是存在一定的距離。因此，在工作中應借鑒別人的優點，綜合鋼鐵企業自身實際情況來幫助提升儀表性能，改善儀表工藝特征，確保儀表設備能正常投入使用，從而提高鋼鐵企業的生產效率。
4.結束語
綜上所述，近年來，我國的鋼鐵工業發展取得較好成績，而鋼鐵工業自動化的應用發揮著十分重要的作用。而自動化技術是一項比較復雜、工程量大的高新技術，在實際工作中要做好自動化技術的應用，對于不利方面應采取有效措施，確保鋼鐵工業的生產工作不受到影響。
【參考文獻】
鋼鐵智能冶金技術范文第4篇
【關鍵詞】機電一體化；技術；應用
1.機電一體化技術發展
機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
1.1 數字化
微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。
1.2 智能化
即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。
1.3 模塊化
由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。
1.4 網絡化
由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。
1.5 人性化
機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。
1.6 微型化
微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統（Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS）是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種MEMS器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。
1.7 集成化
集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。
1.8 帶源化
是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。
1.9 綠色化
科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。
2.機電一體化技術在鋼鐵企業中應用
在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：
2.1 智能化控制技術（IC）
由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼——連鑄——軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。
2.2 分布式控制系統（DCS）
分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當前大型機電一體化系統的主要潮流。
2.3 開放式控制系統（OCS）
開放控制系統（Open Control System）是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。
2.4 計算機集成制造系統（CIMS）
鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業在20世紀80年代已廣泛實現CIMS化。
2.5 現場總線技術（FBT）
現場總線技術（FieD Bus Technology）是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術（如4～20mA，DC直流傳輸）就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化PLC（Programmable Logic Controller）和現場就地控制站等的發展。
2.6 交流傳動技術
傳動技術在鋼鐵工業中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。
參考文獻
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鋼鐵智能冶金技術范文第5篇
【關鍵詞】數學模型技術;控制系統;冶金
一、前言
隨著經濟市場快速發展的全球化以及自動化信息技術的日益發展，科學技術是第一生產力日益明顯，這對自動控制技術提出更高的要求和挑戰。而數學模型（Mathematical Model）是近些年發展起來的新學科，是數學理論與實際問題相結合的一門科學。本文則講述數學模型技術在冶金行業中的運用，數學模型的建立是整個控制系統的核心部分。所用數學模型能夠根據自身的經歷不斷得到優化，所用控制算法能夠使得實測溫度很好的跟隨設定溫度，從而使帶鋼長卷的溫度能夠限制在有要求的控制精度決定的目標溫度的領域內。
二、數字模型控制系統原理
不同型號帶鋼的數字模型具體參數并不相同，但是其設計思路是一致的，因此本文選取典型的萊鋼1500來進行帶鋼溫控數字模型的設計原理。
1.數學模型預設
根據層流冷卻控制所需的邊界條件（終軋溫度、厚度、速度、卷取溫度）的設定值信息，運用預設定的模型，對各因素進行預先計算從而達到消除整個控冷系統動作滯后影響的目的。
2.建立動態修正模型
為了消除由板帶進入層流冷卻區時的實際溫度、厚度、速度的實時變化導致的板帶自身邊界條件與其設定值的偏差對卷取溫度的影響，在帶鋼出末機架獲得實測邊界條件后，每隔固定時間（帶鋼走過兩個集管之間間距所需的時間）對預設定模型進行一次修正，相當于沿帶鋼長度方向分段控制[1]。
3.建立自學習模型
通過采取對帶鋼頭部進行自學習的方法，并根據各種型號鋼坯的過程而不斷完善自學習過程，使系統具有智能性，實現控制系統穩定性的進一步優化。即每次軋帶鋼前，首先從自學習庫中調出對應于此帶鋼鋼坯的歷史自學習值，作為預設定參數的一部分，在帶鋼頭部到達卷取測溫儀后，并且反饋控制沒有投入前，根據獲得的實測數據，產生新的對應于此帶鋼鋼坯的短期自學習值，并進行可行性分析，之后將其應運于此鋼坯的軋制[2]。在軋制結束后，將此次的短期學習值和系統數據庫里的歷史學習值進行綜合分析，并消除遺傳效應，從而實現修正對應此厚度的帶鋼的長期自學習值的目的。
三、數學模型技術在冶金行業中的應用的現狀
1.冶金工業各個工序的過程控制都使用了數學模型[3]
通過調查分析可以看出，中國冶金工業流程中，采礦與選礦、焦化、燒結、煉鐵、煉鋼、鑄坯（連鑄）、軋鋼、熱處理、涂鍍處理等各個生產工序中，基本都有數學模型的應用。
2.中國冶金工業中目前使用的比較好的數學模型
根據中國鋼鐵工業協會有關課題組收集到的資料，這里列出了一些國內目前使用的比較好的數學模型[4]。
（1）寶鋼、武鋼的焦爐加熱控制模型，節能提高2%以上，達到了國際先進水平。
（2）首鋼礦業公司的礦山生產綜合管理控制數學模型，在國內礦山行業處于領先地位。應用于首鋼水廠鐵礦的露天礦卡車優化調度模型，調度和控制46臺生產用礦車、11臺10立電鏟，該項目取得了顯著的經濟效益。
（3）寶鋼的高爐智能專家系統，實現了高爐性能優化、過程條件穩定化的目標。
（4）首鋼的新型高爐專家系統，提供切實有效的高爐爐況分析及操作指導建議，幫助操作者綜合治理高爐。系統穩定運行率達到99.5%以上，爐況預報準確率達到85%以上。
（5）寶鋼、冶金自動化研究院的爐外精煉智能數學模型，包含應用于LF爐、VD爐、RH爐、EAF爐的模型，使鋼水質量得到了提高。
（6）寶鋼的連鑄控制模型，取得了比較好的實際生產控制成績。
（7）鞍鋼的熱連軋數學模型，成功地應用于鞍鋼1700熱軋、2150熱軋和營口鲅魚圈1580熱軋以及濟鋼1700熱軋。
（8）高效軋制國家工程研究中心的熱連軋數學模型，實現了熱軋數學模型的軟件標準化、產品化，取得了令用戶滿意的控制效果。已經分別向國內萊蕪1500熱軋、日照1580熱軋、福建盛特鋼1150熱軋、西南不銹鋼1450熱軋、柳鋼1450熱軋、重鋼1780熱軋等生產線推廣應用。
上述這些數學模型都是國內技術人員在消化、吸收引進數學模型的基礎上，又進行集成創新、開發創新以及優化調整過程以后，形成了軟件產品，已經在中國冶金行業中推廣應用的數學模型。
四、政策措施建議
盡管數學模型技術在我國冶金行業中的運用已經相當嫻熟，但是在一些方面上還是存在某些問題。我們更應該制定重視引進數學模型的二次開發政策。對引進技術要進行有效的管理，盡量減少重復引進，使引進技術充分發揮作用。
同時建立冶金行業協同合作的長效工作機制，重視和進一步加強國產化工作的組織協調。加強跨企業協調推進的長效工作機制，重視和進一步加強國產化工作的組織協調。在國內生產企業、大學和科研院所等單位之間建立分工協作的工作模式。
最后還要為培養復合型高級人才創造環境和條件。在國家有關部門的組織下，以大學和科研院所為培養基地，為企業培養計算機水平優秀、冶金工藝熟悉、設備管理水平突出的復合型高級人才。
五、結束語
目前在冶金行業，鋼鐵企業面臨的外部競爭環境發生著翻天覆地的變化。
在能耗方面，鋼鐵工業耗能量占我國總能耗的11%左右，對比世界先進水平，噸鋼能耗就高出10%;在客戶服務方面，客戶對鋼材的品種、規格等需求越來越多樣化，對產品的質量和交貨期要求也越來越苛刻。
我國領先的鋼鐵企業已經將數學模型技術信息化列為提高企業核心競爭力的措施之一，冶金行業中基礎自動化是生產過程中最基礎的部分，生產工藝越復雜，基礎自動化的程度也就越高，生產過程控制自動化技術方面也取得顯著提高。而生產過程控制自動化過程離不開數學技術的運用，這是提高產品質量、保證生產過程優化控制的重要環節，大量數學模型技術被運用到冶金行業中，讓各個行業相互影響、共同發展。
參考文獻
[1]劉，楊衛東，劉文仲.熱軋生產自動化技術[M].北京：冶金工業出版社，2006.
[2]蔣慎言.連鑄及爐外精煉自動化技術[M].北京：冶金工業版社，2006.
