首鋼自主開(kāi)發(fā)成功轉(zhuǎn)爐智能出鋼技術(shù)

近日，“轉(zhuǎn)爐智能出鋼技術(shù)研究及應(yīng)用”項(xiàng)目獲得首鋼科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。該成果的成功取得和實(shí)施應(yīng)用，標(biāo)志著首鋼自主掌握了大噸位轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼全過(guò)程智能化打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)涌現(xiàn)出大量的數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用場(chǎng)景，一些煉鋼廠陸續(xù)引進(jìn)了自動(dòng)化出鋼技術(shù)，但大多存在噸位小、功能不完善、核心技術(shù)自主可控程度不高等問(wèn)題。為推進(jìn)首鋼鋼鐵業(yè)智能化升級(jí)，按照“首鋼‘十四五’智能制造技術(shù)創(chuàng)新規(guī)劃”制定的數(shù)字化薄弱環(huán)節(jié)“填平補(bǔ)齊”原則，技術(shù)研究院聯(lián)合股份公司和京唐公司成立了攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，開(kāi)展轉(zhuǎn)爐智能出鋼技術(shù)研究。

自動(dòng)出鋼是一項(xiàng)涵蓋圖像識(shí)別、算法優(yōu)化、多設(shè)備協(xié)同控制、多專業(yè)合作，并且對(duì)系統(tǒng)可靠性、安全性要求極高的功能應(yīng)用項(xiàng)目，主要目標(biāo)是根據(jù)工藝要求對(duì)轉(zhuǎn)爐出鋼有關(guān)的所有設(shè)備進(jìn)行控制，包括轉(zhuǎn)爐本體、鋼水車、合金溜槽、滑板擋渣機(jī)構(gòu)等，從而實(shí)現(xiàn)出鋼過(guò)程的全自動(dòng)運(yùn)行。

對(duì)于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐出鋼來(lái)說(shuō)，爐口溢渣情況完全依賴人眼觀察調(diào)整，操作人員工作環(huán)境艱苦，但在自動(dòng)狀態(tài)下又缺乏實(shí)時(shí)感知爐口溢渣情況的手段。為了解決這一痛點(diǎn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)決定將圖像識(shí)別技術(shù)引入轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼防溢渣檢測(cè)方法中，但是在對(duì)出鋼圖像進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，添加合金時(shí)冒出的大量粉塵和出鋼過(guò)程中高溫熔融金屬導(dǎo)致的亮度驟變均會(huì)影響成像效果，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確判斷溢渣情況。針對(duì)此問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)成員劉克東自主開(kāi)發(fā)了粉塵識(shí)別算法和亮度補(bǔ)償算法，使出鋼過(guò)程圖像亮度變化平滑順暢，有效解決了干擾，實(shí)現(xiàn)了對(duì)爐口溢渣的自動(dòng)檢測(cè)。

在調(diào)試中期，現(xiàn)場(chǎng)又出現(xiàn)了新的問(wèn)題，轉(zhuǎn)爐在小角度傾動(dòng)時(shí)出現(xiàn)卡頓和異響，嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)爐控制精度，團(tuán)隊(duì)在檢修維護(hù)后仍然無(wú)法解決問(wèn)題，攻關(guān)一時(shí)進(jìn)入了瓶頸。一天深夜，團(tuán)隊(duì)成員王炳奎在等候班車時(shí)，看到遠(yuǎn)處的車輛快速駛來(lái)又穩(wěn)穩(wěn)停住，汽車剎車時(shí)采用的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）讓他忽然茅塞頓開(kāi)。通過(guò)迅速、準(zhǔn)確的點(diǎn)動(dòng)抱閘，既能有效地使轉(zhuǎn)爐快速停下，又能減少制動(dòng)系統(tǒng)的磨損。有了新的思路，團(tuán)隊(duì)迅速投入方案設(shè)計(jì)，為了充分掌握不同班次搖爐工的操作習(xí)慣，團(tuán)隊(duì)人員全天守候在搖爐室，等待每次出鋼那關(guān)鍵的6分鐘，他們仔細(xì)觀察，謹(jǐn)慎記錄，生怕漏掉任何一處細(xì)節(jié)，經(jīng)過(guò)規(guī)律總結(jié)和系統(tǒng)優(yōu)化，轉(zhuǎn)爐的卡頓和異響問(wèn)題終于被成功解決，轉(zhuǎn)爐角度實(shí)現(xiàn)了0.1度以內(nèi)的精準(zhǔn)控制。

在出鋼過(guò)程中，鋼包車與爐體傾動(dòng)角度需要緊密配合，想要實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行，鋼包車定位系統(tǒng)至關(guān)重要。類似系統(tǒng)大多采用激光測(cè)距儀或視覺(jué)定位，但這些方法極易受周圍作業(yè)車輛、人員及粉塵的干擾，這也是很多鋼廠自動(dòng)出鋼系統(tǒng)出現(xiàn)失敗的主要原因。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在調(diào)試鋼包車稱重系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，稱重系統(tǒng)是通過(guò)安裝在鋼包車上的傳感器將數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)酵獠肯到y(tǒng)的。受此啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)了鋼包車無(wú)線定位技術(shù)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施兩個(gè)階段的持續(xù)優(yōu)化，定位系統(tǒng)成功率大幅提升至98%以上，定位既穩(wěn)又準(zhǔn)，技術(shù)水平達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)。

為確保轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼能夠安全平穩(wěn)運(yùn)行，正式上線前需要完成空載50爐、帶載100爐的試運(yùn)行。京唐煉鋼部丁國(guó)慧帶隊(duì)赴股份公司進(jìn)行技術(shù)交流，股份煉鋼部江騰飛耐心傳授調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)組織了多次方案討論會(huì)，制定了多套突發(fā)情況應(yīng)急預(yù)案，確保了熱試一次性成功。熱試后，為了能夠隨時(shí)溝通處理問(wèn)題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)日夜輪班值守在現(xiàn)場(chǎng)，與煉鋼人員搖爐人員同吃同住，直到所有煉鋼班組都能熟練操作。

轉(zhuǎn)爐智能出鋼系統(tǒng)的成功應(yīng)用離不開(kāi)多部門(mén)、跨專業(yè)的協(xié)同與合作。團(tuán)隊(duì)集合了技術(shù)研究院、遷順技術(shù)中心、京唐技術(shù)中心和股份、京唐等多家單位的精銳力量，既有自動(dòng)化專業(yè)人員，也有煉鋼工藝專家，有科研人員，也有現(xiàn)場(chǎng)一線操作能手，大家齊心協(xié)力、各展所長(zhǎng)，歷時(shí)5年，成功開(kāi)發(fā)出了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)爐智能出鋼技術(shù)，打通了轉(zhuǎn)爐智能煉鋼的“最后一公里”，目前該成果已在股份公司和京唐公司多座轉(zhuǎn)爐投入應(yīng)用，并在持續(xù)推廣中。

據(jù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、首鋼技術(shù)研究院冶金過(guò)程研究所王策介紹，近年來(lái)，圍繞鋼鐵智能制造，首鋼開(kāi)展了一系列技術(shù)創(chuàng)新，從智能檢測(cè)設(shè)備開(kāi)發(fā)到提升各工序智能化水平，再到智慧工廠示范項(xiàng)目，可謂多點(diǎn)發(fā)力，全面開(kāi)花。下一步，團(tuán)隊(duì)將“以點(diǎn)帶面”，按照先示范再推廣的路線，繼續(xù)在首鋼這片沃土深耕細(xì)作，為推進(jìn)鋼鐵業(yè)數(shù)智化升級(jí)貢獻(xiàn)力量。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。