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1978年以前，國內(nèi)冷軋裝備技術(shù)非常落后，僅鞍鋼和太鋼有幾臺單機架可逆軋機可以生產(chǎn)寬帶鋼，軋機不僅效率低，而且裝備水平也差。產(chǎn)量無法滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，產(chǎn)品質(zhì)量也無法與世界先進水平相抗衡。

1978年初，武鋼從德國（以前西德）成套引進的1700冷軋設(shè)備（同時也引進了一些專利許可和技術(shù)秘密）成功投產(chǎn)。這套設(shè)備每年可生產(chǎn)100萬噸冷軋薄板（含熱鍍鋅板卷、電鍍錫板卷），有力地支援了當(dāng)時國內(nèi)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防的建設(shè)；使冷軋產(chǎn)品供應(yīng)緊張的狀況得到了緩解，對當(dāng)時國民經(jīng)濟發(fā)展和社會主義強國建設(shè)起到了有力地促進作用。

以中冶集團中冶南方工程技術(shù)有限公司（以下簡稱中冶南方）為代表的工程公司，伴隨武鋼1700冷軋工程的投產(chǎn)，在冷軋領(lǐng)域逐漸成熟并不斷壯大，集四十多年研發(fā)、工程咨詢、工程設(shè)計、EP/EPC工藝設(shè)備、項目管理的經(jīng)驗和完善的服務(wù)體系，始終與世界先進技術(shù)同步，并自主創(chuàng)新實現(xiàn)了關(guān)鍵工藝技術(shù)和裝備的國產(chǎn)化，完成了數(shù)百項國家重點工程設(shè)計、設(shè)備成套和工程總承包項目，獲得多項國家優(yōu)秀工程設(shè)計獎、發(fā)明獎、科技進步獎，完成多項國家重大科研課題，擁有數(shù)百項專有技術(shù)、發(fā)明專利。關(guān)鍵裝備，如AGC、彎/串輥裝置、激光焊機、飛剪、圓盤剪、拉矯機、輥涂機、鋅鍋、氣刀等高精尖單體設(shè)備的設(shè)計與制造能力也日益成熟，并已出口海外。

2.1高端咨詢能力

中冶南方以提升我國冷軋工程建設(shè)和工藝裝備水平，促進技術(shù)進步和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)升級為己任，憑借工程實踐經(jīng)驗的積累和完善服務(wù)體系的構(gòu)建，始終與世界先進技術(shù)同步，為國內(nèi)外大中型企業(yè)提供冷軋工程技術(shù)服務(wù)，先后承擔(dān)了寶武、鞍鋼、馬鋼、本鋼、漣鋼等國家大型骨干鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的建設(shè)項目及工藝設(shè)備的集成設(shè)計與供貨調(diào)試，完成了武鋼一、二、三、四硅鋼，武鋼一、二、三、四冷軋，寶鋼2030冷軋、1420冷軋、1550、1800、五冷軋薄板工程，鞍鋼冷軋1號-4號線、冷軋硅鋼等重點工程的設(shè)計任務(wù)，數(shù)十項冷軋工程設(shè)計獲得國家優(yōu)秀設(shè)計金銀獎以及省部級優(yōu)秀設(shè)計獎。

憑借這些工程的積累，中冶南方完全有能力為客戶提供從產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向、產(chǎn)品定位、工藝技術(shù)發(fā)展方向、設(shè)備選型到全數(shù)字化工廠交付等全方位的咨詢服務(wù)。

經(jīng)過持續(xù)的創(chuàng)新和積累，中冶南方具有很強的技術(shù)開發(fā)能力，擁有一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專有技術(shù)和專利， 能夠以設(shè)計、設(shè)備成套和總承包方式承接軋制速度為1500m/min的寬幅六輥五機架冷連軋機、寬幅高強汽車板熱鍍鋅機組、寬幅高強汽車板連續(xù)退火機組、寬幅汽車板電鍍鋅機組、電工鋼退火涂層機組、不銹鋼十八輥五機架連軋機組等項目，為顧客提供交鑰匙全流程服務(wù)。

中冶南方具備關(guān)鍵設(shè)備的研制開發(fā)能力，能夠提供各類連續(xù)機組用激光焊機、拉伸矯直機（包括破鱗機）、圓盤剪及高強鋼廢邊處理壓塊機、多輥精密涂層機、拉伸矯直機、真空擠干輥、磁性過濾器、超聲波清洗機等關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計及制造。

由于冷軋生產(chǎn)工藝技術(shù)復(fù)雜、設(shè)備裝備水平要求高，長期以來我國冷軋成套設(shè)備及技術(shù)一直依賴進口。從20世紀(jì)70年代末武鋼1700工程引進德國先進的冷軋技術(shù)和設(shè)備開始到現(xiàn)在，歷時四十多年。

早在90年代初期，中冶南方工程技術(shù)有限公司就開始了現(xiàn)代寬帶鋼冷軋成套設(shè)備的開發(fā)和集成設(shè)計，并且創(chuàng)造了許多國內(nèi)第一：1）開發(fā)設(shè)計了具有世界先進水平的鞍鋼2號、3號、4號、5號酸洗－軋機聯(lián)合機組，并獲得國家科技進步一等獎；2）第一次改造進口設(shè)備，將武鋼硅鋼片廠CA1機組的生產(chǎn)速度由70m/min提高到了90m/min，大幅增加了機組產(chǎn)量；3）開發(fā)設(shè)計了國內(nèi)第一條汽車板熱鍍鋅機組，并成功應(yīng)用于武鋼三冷軋1550冷軋、防城港2030冷軋1號1850熱鍍鋅機組；4）開發(fā)設(shè)計了全國第一條高強連續(xù)退火機組，其強度達到980MPa，工藝速度達到420m/min，并成功應(yīng)用于馬鋼1號和2號連續(xù)退火機組；5）開發(fā)設(shè)計了全國第一條高、中、低牌號硅鋼退火脫碳涂層機組，其速度是引進同類機組的兩倍。以EP/EPC方式提供給鞍鋼四條中低牌號硅鋼退火涂層機組，武鋼二硅鋼、三硅鋼、四硅鋼的CT3、CA機組；6）開發(fā)設(shè)計了寶鋼益昌薄板冷軋、通鋼冷軋項目中承接的雙機架極薄板平整機、六輥可逆冷軋機；7）開發(fā)設(shè)計了當(dāng)時世界上最厚（16mm）的張家港浦項熱軋退火酸洗機組、廣東瀚陽不銹鋼光亮退火機組；8）開發(fā)設(shè)計了當(dāng)時世界上單條規(guī)模最大（70萬噸）的印度CHROMENI不銹鋼五機架十八輥連軋退火酸洗平整拉矯機組；9）開發(fā)設(shè)計了全國第一條國產(chǎn)化寬帶鋼推拉式酸洗機組。

目前，中冶南方有能力提供冷軋?zhí)间?、不銹鋼和冷軋硅鋼所有生產(chǎn)機組的工藝技術(shù)和裝備。到目前為止，由中冶南方完成的各類冷軋成套生產(chǎn)線多達113條，詳見表1。從生產(chǎn)機組實際生產(chǎn)運行情況看，不論是從工藝設(shè)計、設(shè)備設(shè)計及制造，還是從生產(chǎn)的調(diào)節(jié)控制都達到了很高水準(zhǔn)，完全有能力取代國際供貨商。

隨著中冶南方冷軋工程技術(shù)高端咨詢、工藝集成技術(shù)、單體設(shè)備設(shè)計制造等能力的日益成熟，中冶南方冷軋工程裝備技術(shù)將發(fā)展到新的階段：不僅要向客戶提供自主制造的高質(zhì)量冷軋生產(chǎn)成套及關(guān)鍵核心設(shè)備，而且愿意與客戶共同進行智能生產(chǎn)、綠色環(huán)保等新工藝和新技術(shù)的開發(fā)工作，與客戶共同發(fā)展，為客戶創(chuàng)造更多價值。

以下圍繞冷軋裝備技術(shù)的智能裝備、產(chǎn)品質(zhì)量智能管理、綠色環(huán)保等方面，提出未來創(chuàng)新的重點研發(fā)方向。

智能制造的核心是將工業(yè)技術(shù)IT（Industtry Technol ogy）、信息技術(shù)IT（I nf or mat i on Tec hnol ogy）和智能技術(shù)IT（Intel l ibent Technol ogy）深度融合，形成智能化工業(yè)技術(shù)。實現(xiàn)智能制造就是要將這一技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的全生命周期，實現(xiàn)智能設(shè)計、智能生產(chǎn)、智能管理、智能服務(wù)，在制造過程中進行感知、分析、推理、決策與控制，實現(xiàn)對產(chǎn)品需求的快速動態(tài)響應(yīng)，對生產(chǎn)和供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)實時優(yōu)化，迅速開發(fā)市場需求的新產(chǎn)品。

工業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)是機械化，信息技術(shù)的基礎(chǔ)是自動化和數(shù)字化，智能技術(shù)的基礎(chǔ)應(yīng)當(dāng)是具有感知能力、記憶和思維能力、學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力、行為決策能力。

智能裝備由以下三大系統(tǒng)組成：一是冷軋工藝裝備和工廠等實體與信息控制融合形成的冷軋工藝智能控制系統(tǒng) ；二是由零件、單個設(shè)備、產(chǎn)品等物理實體和信息控制兩部分共同組成的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷智能控制系統(tǒng)；三是改進冷軋生產(chǎn)工藝，提升冷軋帶鋼質(zhì)量，降低能耗與污染物排放的綠色環(huán)保智能控制系統(tǒng) 。

4.1.1冷軋工藝智能控制系統(tǒng)

冷軋產(chǎn)品繁多、工藝技術(shù)復(fù)雜，影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素面多點廣，每一個細(xì)節(jié)都是關(guān)鍵，如何消除這些影響，如何利用目前的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能是值得深思的問題。

1）冷軋帶鋼酸洗智能控制模型。

目前，在冷軋帶鋼酸洗領(lǐng)域存在兩大問題：一是帶鋼酸洗質(zhì)量不穩(wěn)定；二是酸洗工藝段能源介質(zhì)耗量高。帶鋼酸洗質(zhì)量不穩(wěn)定主要是由于現(xiàn)場操作工沒有平衡好待處理氧化鐵皮量相關(guān)因素（帶鋼品種、帶鋼厚度、卷取溫度和帶鋼速度等）與去除氧化鐵皮能力相關(guān)因素（拉矯機延伸率、酸液溫度和酸液濃度等），從而導(dǎo)致欠酸洗或過酸洗。酸洗工藝段能源介質(zhì)耗量高的一個重要原因是由于酸洗工藝參數(shù)設(shè)置不夠優(yōu)化。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種對生物神經(jīng)元的模擬，具有良好的非線性映射、適應(yīng)性和容錯能力，目前在其他領(lǐng)域已經(jīng)得到十分廣泛的應(yīng)用。在酸洗理論和大量酸洗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與開發(fā)冷軋帶鋼智能酸洗控制模型，解決上述兩大問題。智能模型基本框架，見圖1。該模型已在福建某酸洗機組、安徽某酸洗機組成功中試。

2）鋅鍋區(qū)域的智能控制模型。

在生產(chǎn)高品質(zhì)鍍鋅汽車板產(chǎn)品時，帶鋼在鋅鍋區(qū)域的控制顯得尤為重要。由于對帶鋼鍍鋅層的影響因素很多、也很復(fù)雜，需要綜合采用多種控制手段，并結(jié)合大數(shù)據(jù)處理能力來實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。

首先，在該區(qū)域結(jié)合激光傳感和測距技術(shù)及可靠的伺服系統(tǒng)控制技術(shù)，采用鋅液面液位聯(lián)鎖控制的自動加鋅錠裝置，可以控制鋅液面波動小于2mm，同時通過控制鋅鍋爐鼻腔內(nèi)的濕度來控制該區(qū)域鋅液面處的鋅灰揮發(fā)和沉積過程，確保從爐內(nèi)出來的帶鋼在無氧環(huán)境下直接進入清潔穩(wěn)定的鋅液面，從而避免漏鍍等缺陷產(chǎn)生。

其次，采用鋁含量成分檢測儀對鋅鍋中鋅液成分進行閉環(huán)控制，穩(wěn)定鍍層過程中鋅液成分，通過鋅液凈化系統(tǒng)來確保鍍層質(zhì)量均勻穩(wěn)定。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測鋅層厚度

（見圖2、表2）。在帶鋼出鋅鍋后，將鋅層測厚檢測值與氣刀進行閉環(huán)控制，調(diào)整氣刀刀唇位置和氣壓（見圖3），通過鍍層厚度閉環(huán)控制系統(tǒng)使鍍層厚度和均勻性穩(wěn)定可控。

最后，結(jié)合上述控制子系統(tǒng)，采用大數(shù)據(jù)分析方法，根據(jù)各參數(shù)變化趨勢以及MES系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備維護記錄，完成現(xiàn)場生產(chǎn)和設(shè)備運行問題的趨勢分析，形成鍍鋅專家系統(tǒng)，使之指導(dǎo)穩(wěn)定的生產(chǎn)操作工藝。中冶南方已經(jīng)在該領(lǐng)域做了大量嘗試。該模型已在唐山某熱鍍鋅機組成功中試。

4.1.2 冷軋設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

以現(xiàn)場智能傳感信息和設(shè)備控制信息為基礎(chǔ)進行在線預(yù)警故障，提前采取措施預(yù)防并通過遠程維護，為設(shè)備運行管理帶來極大的便利和可控性。

采取設(shè)備適配的專業(yè)化智能傳感器，實時監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，將所有信息匯集到運營一體化中心，對傳感器信息、檢查、維修及故障等設(shè)備履歷記錄并進行分析，判斷設(shè)備壽命，自動提示故障發(fā)生時間和更換周期等。還可以進一步采用智能穿戴設(shè)備進行現(xiàn)場設(shè)備維修，通過遠程傳給現(xiàn)場操作人員相應(yīng)設(shè)備的拆卸和組裝圖紙信息及指導(dǎo)意見等，實現(xiàn)專家遠程支援，提高業(yè)務(wù)效率。同時，還整合了整個工藝流程的不同數(shù)據(jù)，基于大數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，再以標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)為依據(jù)，進行系統(tǒng)異常自動感應(yīng)調(diào)控管理。

隨著智能化的進一步發(fā)展，各種自主式智能工業(yè)機器人在冷軋?zhí)幚頇C組中也得以推廣應(yīng)用。目前，已投入應(yīng)用的有自動拆捆機器人、自動取樣機器人、自動牽引廢料機器人、自動貼標(biāo)機器人、自動撈渣機器人等，這些機器人的應(yīng)用極大地降低了操作人員的勞動強度、提高了生產(chǎn)運行的安全可靠性。

4.1.3綠色環(huán)保智能控制系統(tǒng)

1）NOx排放智能控制系統(tǒng)。超低氮智能一體化脫除技術(shù)可以大幅降低NOx的排放量：將燃燒過程降低氮氧化物與催化反應(yīng)降低氮氧化物結(jié)合，借助在線監(jiān)測和閉環(huán)智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)兩級催化降低氮氧化物排放，氮氧化物含量能夠被降至較低水平。超低氮智能一體化脫除技術(shù)能夠自動適應(yīng)燃燒狀況的變化，實現(xiàn)閉環(huán)控制和調(diào)節(jié)；能夠在常規(guī)燃燒排放的基礎(chǔ)上，使氮氧化物含量再降低30%-70%。研究低成本的運行方式是當(dāng)務(wù)之急。

2）熱處理爐輻射管間接加熱智能燃燒系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過對燃燒器燃燒溫度、壓力及煙氣排放過程進行檢測，來判定并優(yōu)化燃燒火焰狀態(tài)、降低污染物排放。同時，通過對各項參數(shù)的監(jiān)測、分析、優(yōu)化、控制，調(diào)整燃燒器工作狀態(tài)，提高燒嘴本體、換熱器以及輻射管整體使用壽命。輻射管智能燃燒系統(tǒng)可實現(xiàn)自動化運行控制，投用率達到95%以上。

3）冷軋帶鋼堿洗智能控制系統(tǒng)。冷軋帶鋼堿洗工序是冷軋帶鋼連續(xù)處理生產(chǎn)線（如連續(xù)退火機組、連續(xù)熱鍍鋅機組、連續(xù)電鍍鋅機組）必備的工序之一，它的處理過程直接影響后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量。如何利用表檢儀圖像數(shù)據(jù)來優(yōu)化堿洗過程的工藝設(shè)備參數(shù)也是值得深入研究的課題之一。

4）冷軋帶鋼酸霧、堿霧智能控制系統(tǒng)。雖然冷軋帶鋼生產(chǎn)過程要排放不少的酸霧和堿霧，但通過排放檢測儀表與酸霧、堿霧處理系統(tǒng)的連鎖處理，可使之達標(biāo)排放。該控制模型已在福建某酸洗機組、鍍鋅機組成功中試。

隨著鋼鐵廠全流程生產(chǎn)信息化技術(shù)改造的進一步推進，各鋼種從冶煉鋼水成分到熱軋溫度控制、冷軋工藝控制等全過程信息將逐步突破限制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共通，為鋼種的新產(chǎn)品開發(fā)及預(yù)測提供更敏捷化的手段。尤其是對產(chǎn)品成分控制和性能要求苛刻的硅鋼產(chǎn)品，通過全流程平臺的大數(shù)據(jù)分析，加速對新產(chǎn)品開發(fā)，并對硅鋼生產(chǎn)過程中進行的工序優(yōu)化和調(diào)整形成明確的指導(dǎo)方案，從而提高產(chǎn)品的成材率和合格率。目前，中冶南方已經(jīng)與鋼企開展了合作開發(fā)。

在整個生產(chǎn)工藝流程中，通過機器視覺進行實時品質(zhì)管理，將分析傳感器所檢出的產(chǎn)品品質(zhì)，結(jié)合產(chǎn)生不利影響的設(shè)備異常聲音、震動及溫度等信息參數(shù)，實時收集并分析影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素，預(yù)測產(chǎn)品是否不良，采取預(yù)防措施，將產(chǎn)品質(zhì)量管理信息化內(nèi)容前置，降低了損耗并加速了新產(chǎn)品開發(fā)的周期。通過表檢儀對冷軋帶鋼進行在線質(zhì)量檢測，通過大數(shù)據(jù)積累進行質(zhì)量判定、追溯質(zhì)量問題根源、得出質(zhì)量分析改進的方案。硅鋼產(chǎn)品磁性能預(yù)測與優(yōu)化模型（見圖4）不久將在江西某高牌號硅鋼機組進行中試。

4.3.1 超聲波清洗工藝

為盡可能減少冷軋工序?qū)Νh(huán)境的污染，中冶南方采用綠色化生產(chǎn)工藝，開發(fā)出超聲波輔助清洗工藝，可實現(xiàn)輕電解或無電解的高效脫脂清洗（見圖5），改變傳統(tǒng)高能耗的電解工藝（見表3）。該工藝已成功應(yīng)用在山西某高牌號硅鋼機組上。

4.3.2 廢棄物處理

1）在高強鋼和高牌號硅鋼加速發(fā)展的情況下，酸洗過程中產(chǎn)生的硅泥等不溶物的沉積會對管道、換熱器的列管（孔）造成堵塞，降低管道流通能力和換熱器的傳熱效率，嚴(yán)重影響了機組產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。中冶南方聯(lián)合高校和企業(yè)開發(fā)了酸洗在線預(yù)脫硅工藝（見圖6），將生產(chǎn)中的含硅酸洗液通過一定的工藝流程進行循環(huán)過濾凈化，把酸洗液中的不溶物分離出循環(huán)系統(tǒng)。酸洗在線預(yù)脫硅裝備已成功應(yīng)用在大型國企的高強酸軋機組上。

2）帶鋼在堿液清洗過程中，槽內(nèi)和罐內(nèi)同樣會形成大量的油泥鐵粉沉積，使得現(xiàn)場生產(chǎn)清理頻繁。同時，大量懸混的雜質(zhì)影響了帶鋼的清洗效率和清潔度，降低了堿液的使用效率。通過在堿液中采用循環(huán)的永磁吸附方式，中冶南方開發(fā)了高效的磁性過濾器（見圖7），其運行可靠、免維護，在已應(yīng)用的多個生產(chǎn)現(xiàn)場，均去除了其中大量的油泥鐵粉。高效磁性過濾器已成功應(yīng)用在大型國企的硅鋼機組上。

3）在冷軋帶鋼生產(chǎn)過程中，由于切邊會產(chǎn)生大量廢邊絲，導(dǎo)致機組故障率高，影響高速機組的正常運行。目前，為適應(yīng)各種工況下的廢料處理工藝，在高速連退機組采用高速、高強廢邊壓塊機、在重卷薄帶鋼機組中采用壓輥式廢邊卷取機、在酸洗厚帶鋼機組中采用碎邊剪或是對頂錐盤式廢邊卷取機，但效果均不理想。中冶南方創(chuàng)新開發(fā)出適應(yīng)各種廢料的在線“廢料撕碎機（見圖8）+壓塊”工藝，實現(xiàn)了廢料處理無人化操作，極大地方便了機組生產(chǎn)管理和產(chǎn)線效率的提升。