济源钢铁厂参观实习报告.pdf

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1、1 河南机电高等专科学校 电气自动化技术专业 生产实习报告 班级：自 111 学号：5 姓名：李密 自动控制系 2013-10-10 1 第一章生产实习日记 作为一名即将业的工科大学生，为更好地将所学知识应用到工业生产 中，理论与实践的结合， 2013 年 10 月 28 日至 10 月 30 日，在学校老师 的带领下，我们进行了对河南济源钢铁公司为期三天的参观实习，在实 习过程中，我们真正认识到理论知识和实践操作的重要性，加深了理论 知识的理解，为以后从事电气自动化相关工作打下了重要的基础。 一、实习第一天 2013 年 10 月 28 日凌晨四点半，我们从学校出发，经过几个小时的等 待与转

2、车颠簸，上午八点半左右， 我们顺利到达济源钢铁公司。在宾馆 安顿下来以后，我们老师请来了济源钢铁公司安全管理部门的工作人员， 对我们进行安全教育。济钢的工作人员首先向我们介绍了济源钢铁厂的 历史和现在的基本情况。 河南济源钢铁（集团）有限公司属中国大型钢铁骨干企业、中国钢铁 工业协会会员，始建于1958 年，现有员工 5000 余人，各类专业技术人 员 1000余人。公司位于河南省 济源市 境内，交通便利， 有铁路专用线与 焦枝线相接。主线为长流程钢铁生产工艺。具备年产220 万吨铁、 260 万吨钢、 250 万吨材的生产能力。主导产品有：圆钢、螺纹钢、高速线 材等建筑用钢和冷墩钢、中高碳结

3、钢、水平连铸铸铁型材等工业用钢。 在中国钢铁行业和河南省工业中占有重要位置。 下属企业： 炼铁厂、炼钢厂、轧钢厂、动力厂、济源市国泰微粉科技 有限公司、济源国泰实业有限公司、济钢医院。 介绍完济源钢铁公司基本情况以后，工作人员又向我们进行了详细的 安全教育，可归结为以下几点： 1、佩戴好安全帽 2 2、穿好劳保服和鞋 3、参观时按规定线路走 4、注意铁水飞溅伤人 5、注意各种车辆机械 6、参观时一些成品不宜乱动或拿走 除此之外，工作人员还向我们列举了近几年在济钢发生的各种安全事故 和交通事故，加重了我们对安全的意识，对保障我们人身安全方面起到 了一定的重要作用。 下午，在老师和济钢技术人员的引

4、导下，我们参观了济钢的炼铁厂。 厂是济源钢铁集团公司历史最久的核心生产单位，现有员工1300余人， 下设 5 个科室、 10 个车间，其中各类专业技术人员103 人，是一个集原 料进厂、堆放、配比、烧结、球团、炼铁及设备维护等系统性服务为一 体的生产厂。 炼铁是指将金属铁从含铁矿物（主要为铁的氧化物）中提炼出来 的工艺过程，主要有高炉法，直接还原法，熔融还原法，等离子法。 高炉炼铁是指把铁矿石和焦炭，一氧化碳， 氢气等燃料及熔剂（从 理论上说把活动性比铁的金属和矿石混合后高温也可炼出铁来）装 入高炉中冶炼, 去掉杂质而得到金属铁（生铁）。 其反应式为： Fe2O3+3CO=3CO2+2Fe F

5、e2O3+3H2=3H2O+2Fe 2Fe2O3+3C=3CO2+4Fe 高炉炼铁主要设备有高炉、高炉热风炉、铁水罐车。高炉是横断面 为圆形的炼铁竖炉，用钢板作炉壳，里面砌耐火砖内衬。高炉生产是连 续进行的。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代 化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂， 从高炉下部的风口吹进热风（1000 1300 摄氏度），喷入油、煤或 天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在 高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石 中的氧夺取出来，得到铁。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从 出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦

6、炭及喷吹物中的灰分与加入炉内 3 的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气 从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。炼成的铁水将送往下一道 工序炼钢。 现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤 气发电。 高炉炼铁工艺流程图如下： 济钢炼铁厂包括进料、配比、烧结、炼铁等多个车间，下面对烧结车 间做详细说明。 烧结是为高炉冶炼提供“精料”的一种加工方法，其实质是将准 备好的各种原料（精矿、矿粉、燃料、熔剂、返矿及含铁生产废料 等） ，按一定比例经过配料，混合与制粒，得到符合要求的烧结料， 烧结料经点火借助碳的燃烧和铁矿物的氧化而产生高温，使烧结料 中的部分组份软化和熔化，发生

7、化学反应生成一定数量的液相，冷 却时相互粘结成块。其过程的产品叫烧结矿。 烧结是不能直接加入高炉的铁（精）矿粉造块的主要方法之一。 烧结车间将贫铁矿经过选矿得到的铁精矿，富铁矿在破碎、筛分过 程中得到的粉矿和生产中回收的含铁粉料、熔剂以及燃料等，按要 求比例配合，加水制成颗粒状的烧结混合料, 平铺在 烧结机 上, 经点 4 火抽风烧结成块，形成烧结矿 。可充分利用粉状原料，扩大矿源； 产品具有较均粒度、高气孔率和足够强度，良好的还原和造渣性能 有利于强化高炉炼铁。 烧结也应用于有色金属冶炼过程。有色金属硫化物精矿的烧结， 除造块外，还有脱硫的作用。 烧结车间生产烧结矿，以前用过烧结盘、回转窑和

8、悬浮烧结等方 法，现在都用带式烧结机。后者单机产量高, 产品质量好。 二、实习第二天 第二天上午， 我们参观了济源钢铁厂的炼钢厂。济源 炼钢厂通过不断 推进技术进步 , 加速工艺与产品结构调整， 先后建立完善了转炉冶炼、 钢 水精炼处理、铸机浇注生产的工艺路线，成功实现了公司由单一建筑用 钢向优特钢的转型。目前产品包含普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、 合金结构钢、预应力用钢、冷镦钢、齿轮钢、轴类用钢、弹簧钢等五十 余个品种。 炼钢实际上就是对生铁的一种精炼过程。由于生铁冶炼过程中要使用 大量的碳来还原出金属铁，生铁中碳含量较高。钢与生铁化学成分上的 主要区别在于含碳量，含碳量超过2.11 的就

9、是生铁，而常用钢的含 碳量一般在 1以下。目前，氧气顶吹转炉炼钢是冶炼普通钢的主要手 段，世界钢产量的 70以上是通过这种方法生产的。电弧炉炼钢发展很 快，主要用于冶炼高质量合金钢种，已超过了世界钢产量的20。 现代炼钢工艺主要的流程有两种， 即: 以氧气转炉炼钢工艺为中心的钢 铁联合企业生产流程和以电炉炼钢工艺为中心的小钢厂生产流程。 转炉炼钢：转炉区域是炼钢的中心环节。 目前, 济钢拥有国内外最大的 转炉之一 , 标准公称容量达250 吨。经过预处理的铁水被注入到转炉之 中，同时兑入废钢， 在冶炼过程中还要加入一定比例的合金和石灰熔剂。 冶炼时，转炉上方的氧枪下降到距离钢液面一定距离处开始

10、吹氧，在它 的搅动参与下，转炉内产生氧化反应，经过不断升温、降碳、去磷、去 硫，并合金化，使铁水发生质的变化，最终转化成具有不同成分、可满 足不同需要的钢水。随后，还要经过精炼装备如吹氩站、真空、钢包炉 等，使钢水脱气、去夹杂，并进一步对成分、温度进行微调，以满足冶 炼高难品种的需要。 最后，液态钢水经过连铸工序浇铸成固态连铸板坯， 经切割、精整后，即可送往后工序厂进行轧制。 炼钢厂的最终产品是连铸坯，按照形状，连铸坯分为方坯、板坯和圆 坯。在轧钢厂，方坯分别被制成棒材、线材和型材，板坯被制成中厚板 5 和薄板，圆坯被制成无缝钢管。钢材产品包括钢和铸铁。根据断面形状 的不同，一般分为型材、板材

11、、管材和线材四大类。 炼钢流程如下：造渣、出渣、熔池搅拌、电炉底吹、熔化期、氧化 期和脱炭期、精炼期、还原期、炉外精炼、钢液搅拌、钢包喂丝、 钢包处理、钢包精炼、惰性气体处理、预合金化、成分控制、增硅、 终点控制、出钢。 下午，老师请来了济钢的技术骨干，同时也是我们学校毕业的师 兄，师兄向我们讲解了钢铁的生产工艺和流程。 钢铁生产工艺主要包括：炼铁、炼钢、连铸、轧钢等流程。炼铁，就 是在经过采矿、选矿、烧结、炼焦等铁前工艺后，把烧结矿和块矿中的 铁还原出来的过程。焦炭、烧结矿、块矿连同少量的石灰石一起送入高 炉中冶炼成液态生铁 （铁水） ，然后送往炼钢厂作为炼钢的原料。炼钢， 是把原料（铁水和

12、废钢等）里过多的碳及硫、磷等杂质去掉并加入适量 的合金成分。连铸，将钢水经中间罐连续注入用水冷却的结晶器里，凝 成坯壳后， 从结晶器以稳定的速度拉出，再经喷水冷却， 待全部凝固后， 切成指定长度的连铸坯。轧钢，连铸出来的钢锭和连铸坯以热轧方式在 不同的轧钢机轧制成各类钢材，形成产品。如下图所示： 师兄还向我们讲述了PLC控制网络系统的结构，并且告诫我们在校要好 好学习 PLC 、变频器、组态等课程，这对我们以后的就业发展将会有很 大的帮助，之后师兄又向我们讲了些来济钢这么多年的生活感受和体验， 使我们对钢铁公司的看法发生了很大的改变。 三、实习第三天 第三天上午，同学们一起参观了济钢的轧钢厂。

13、济钢轧钢厂现有员工 950 余人，其中各类专业技术人员占到40% 以上。拥有高强度机械用钢生 产线一条、棒材全连续生产线一条和高速线材生产线两条。 济钢钢热轧厂主要设备有加热炉、热轧机（包括辊轧机、粗轧机、 精轧机）、切剪机、圆盘、运输辊道、升降台、冷却装置等。 济钢热轧厂生产的钢铁产品主要有热轧板卷、热轧型钢、热轧重轨 和中厚板。 轧钢的生产过程可表述为：钢锭钢锭预热开坯 6 钢坯加热轧制成品精整、质量检查 钢材 . 钢锭和钢坯在常温下很硬，不易加工， 一般将其加热到11501200 摄氏度的温度进行轧制。大部分的钢材采用热轧轧成，但在高温下钢 表面产生很多氧化铁皮，使热轧材表面粗糙，尺寸波

14、动大。 轧机是轧钢车间的主要设备，它包括工作机座、电动机、传动装 置等设备。 1）工作机座 工作机做是轧钢机的主要组成部分，它是由机座、轧辊、轴承、 轧机调整装置、导卫装置、安全装置、平衡装置等部分组成。 2）电动机 电动机是拖动轧辊转动的原动力。一般轧辊不逆转，不需调速的 轧机，采用交流电；需要调速、逆转的轧机，采用直流电动机。 3）传动装置 传动装置主要包括连接轴、中间轴套、齿轮机架、减速器、飞轮 等部分。 钢锭采用铁路运输，运给设于初轧车间头部的均热炉间。轧钢车 间内部运输主要依靠运输辊道、链板输送机、吊车以及其他机械运输 方式完成。除渣机轧出的钢坯，沿辊道送往钢坯仓库，并按其尺寸、 种

15、类、钢号堆成垛。钢坯沿仓库间的移动或装车是通过桥式吊车进行 的。 第二章具体技术环节剖析 ControlLogix系统在济钢高炉生产中的应用 7 一、概述 今天，全球知名的工业自动化动力、控制和信息系统解决方案供应商罗 克韦尔自动化的集成架构产品和解决方案已经在冶金、电力、水处理、 乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山、汽车制造等各个行业得到成功的 应用和广泛的认同，其控制系统、软件、变频器在冶金各工艺生产中的 应用举不胜数。济钢2#、3#1750m3高炉槽下，炉顶，水处理，热风炉， 炉本体，原燃料等系统全部采用了ControlLogix系统，工程于 2005 年 9 月 18 日顺利投产。 近年

16、来，随着炼铁高炉自动化程度的提高，随着生产安全性、可靠性要 求的提高，随着全厂调度管理网络自动化的提高，先进的、开放的控制 系统在生产中得到越来越广泛的应用。 二、系统简介 21控制系统配置 整个工程共包括原燃料、槽下配料、无钟炉顶、热风炉、净环、浊环、 渣处理、 出铁场除尘以及高炉煤气清洗和TRT子系统。 主要设备为 1750m3 高炉一座、顶燃式热风炉三座、炉顶为串罐式无料钟结构。本工程的自 动化设计由济南钢铁公司设计院设计完成，应用两级自动化控制实现高 炉的自动化控制。整个高炉基础自动化系统由电气和仪表系统组成，主 要功能完成对从原燃料上料、槽下配料、无钟炉顶布料、煤粉制备喷吹 以及炉体

17、水冷和净环、浊环系统等生产过程进行数据采集、顺序控制、 连续控制、监控操作、人机对话和数据通信（包括接受过程自动化系统 的设定值和发送实际过程数据给过程自动化系统）。采用电仪一体化 （电 气、仪表共用）的PLC控制系统、 HMI人机界面、控制软件及相关的环 型工业以太网组成。 控制系统联接网络共有四层：1. 设备网（ DeviceNet ） ；2. 控制网（冗余 ControlNet ） ； 3. 工业以太网（ EtherNet/IP ） 。 现场设备联接的设备网有DeviceNet ，如探尺编码器，第三方设备如 MODICON 的 PLC通过位于本体的第三方通讯模块经过以太网进行通讯。 各子

18、系统 PLC主机与 RIO分站之间以冗余的ControlNet网通讯， 保证系 统网络的安全、稳定性。 整个高炉区域通过光纤连接成一个100M TCP/IP 工业以太网， 2#、3#高 炉各子系统及公用部分的PLC 、操作站、服务器之间采用工业以太网 （EtherNet/IP ）连为一体，实现 PLC 、操作站、服务器数据共享、实时 交换。其中高炉的原燃料、槽下、无钟炉顶、炉体水冷、高炉软水密闭 循环、热风炉等对于高炉连续生产相对比校重要的子系统链接成环形工 业以太网，其他辅助系统如煤粉喷吹子系统，渣处理、高炉干法除尘等 子系统子系统成树型拓扑结构连接在环形以太网上。所有链接在网络上 8 的服

19、务器、操作站、 PLC 处理器都有相应的地址规划，并保留了一些地 址用于以后的扩建如图所示。 高炉服务器采用DELL中高端配置服务器。 HMI服务器、域控制器操作系 统平台为Windows2003 。操作站采用西门子工控机，其操作系统平台为 WindowsXP ，操作站上位监控软件为监控软件使用Rockwell Automation 公司的 RSView SE ，从各级设备中采集数据、并分配到整个系统，以实 现生产过程的实时监控，同时具备历史数据存储、报警、统计、报表打 印等功能。 22控制系统特点 ControlLogix控制器平台是将高速离散控制、 过程控制、协调传动控制、 运动控制、批次

20、控制和安全控制融于一体的一个控制平台。允许混合使 用多个处理器、多种网络和I/O 。系统灵活性强、易于集成、模块化设 计、开放式结构，特有的升级固件，使得系统在应用中功能强大、安全 可靠，而且极大地节省培训费用和工程实施费用。 9 ControlLogix在济钢高炉自动化控制中应用的技术，具有下述特点： 1、控制器：每台Logix5555 控制器最大寻址量128000 点 DI/O，4000 点 AI/O 及回路。 ControlLogix平台通过背板提供了高速数据传输。各 控制器能产生 ( 广播) 和使用 ( 接收) 系统标签，这种技术使得多个控制器 共享输入信息和输出状态，非常实用。控制器

21、采用1756-L55M16 ：带有 7.5M 内存，位执行时间为 0.08 s, 支持浮点运算及快速事件处理，适用 于大规模、复杂控制过程的编程需求。I/O 扩展方式灵活，能适应多分 站、远距离的结构。支持控制器冗余，在槽下配料，炉顶控制等重要环 节 采 用 处 理 器 冗 余 提 高 了系 统的 可 靠 性 ， 具 有 与 controlNET 、 Ethernet/IP、DeviceNET、DH+ 、RS-232（DF1 ） 、DH-485通讯功能。 2、1756 系列智能 I/O 模块：I/O 模块种类繁多，可拆卸端子， 具有带电 拔插、分变则报 (COS)、自诊断、时间标记、模块标识、

22、闪存升级、电子 保险、单独隔离等功能。模块广播数据的速率可设定。 3、网络设置：网络分层、分工明确、安全可靠。控制网ControlNet冗 余、开放、高速、实时、对等传送数据信息，ControlNet能够可靠预测 数据何时发送，具有高度的确定性。设备网DevicelNet ，是一种开放式 的底层通用网络，基于标准的CAN 技术，具有互操作性。成本及维护费 用低。 23控制系统主要功能及效果 整个系统可以实现原燃料输送、槽下配料、无钟炉顶控制、热风炉换炉 控制、净环水处理、浊环水处理、渣处理、出铁场除尘等工艺的生产参 数的在线检测、数据处理运算、显示、存储、管理、控制输出、记录操 作过程等功能。

23、程序全自动时，设备由计算机控制，操作人员可通过人 机对话修改设定值、可直接控制设备运行。大大减小了控制室监控人员 的劳动强度。槽下配料，无钟炉顶控制是炼铁工艺中比较复杂的工艺对 象，在济钢高炉控制系统中通过一些创新的程序处理，使这些工艺对象 控制得非常理想。 三、结语 先进的控制系统是一个现代化工厂的标志，对于企业有着深远的社会效 益和经济效益。 ControlLogix系统在济钢高炉一炼铁车间的成功使用， 为济钢节约了能源、降低了成本、减少了操作人员，提高了生产的安全 性，提高了产品的合格率、生产率。本系统自投运以来情况良好，画面 清晰，易于维护，便于操作。根据工艺要求实现设备相互连锁，利于

24、设 备的启停及运行操作；利于系统操作和工艺参数的修改；完整的故障信 息报表可及时发现系统的某一环节故障，减少系统的故障停机时间。保 障生产顺利进行，提高了监控与管理水平。3#1750 高炉自 2005 年 9 月 18 日投产后，在较短的时间内, 各项生产指标较快地达到设计要求。 10 第三章实习心得 此次参观，我触动很大。首先，钢厂里现代大生产的气氛让人 感到震撼，济钢为河南省经济和现代化建设作出了重要贡献。 其次，钢厂的工作环境确实较差，不管是进厂便闻得到的刺鼻 气味，工厂里的隔十米人能让人感受到的酷热，都不是那么让人愉 快。 再次，济钢始终坚持全心全意依靠职工办企业的方针和“以人为 本”

25、的员工管理思想，并将其贯穿于生产经营和模拟市场核算机制的全 过程，培养和造就一支高素质的员工队伍是公司员工管理的最终目标。 重视技术创新和管理创新以及人才的引进、培养和使用，并注重人力资 源的开发和合理配置。在公司内部建立了人才市场和劳动力市场，内部 人员流动均通过市场的形式实现，为各类人才提供了学习提高的机会和 施展才华的广阔舞台。人员配置是比较合理的，而且文化程度也是比较 高的。对于一个国有的大型工业企业，基本符合生产的需要，有能力生 产出世界一流的钢材。 最后，我能感受到当下铁矿石价格持续上涨给钢铁企业带来的 沉重压力。不管是运输铁轨车上的减成本标语还是车间里“度过新 困难时期”的长幅都告诉我当下行业面临的问题。不管如何，选择 了这一行，我便会坚持走下去。