首鋼自主開發(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”項目獲得首鋼科學(xué)技術(shù)一等獎。該成果的成功取得和實施應(yīng)用，標志著首鋼自主掌握了大噸位轉(zhuǎn)爐自動出鋼技術(shù)，為實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼全過程智能化打下了堅實基礎(chǔ)。

近年來，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)涌現(xiàn)出大量的數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用場景，一些煉鋼廠陸續(xù)引進了自動化出鋼技術(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題。為推進首鋼鋼鐵業(yè)智能化升級，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)團隊，開展轉(zhuǎn)爐智能出鋼技術(shù)研究。

自動出鋼是一項涵蓋圖像識別、算法優(yōu)化、多設(shè)備協(xié)同控制、多專業(yè)合作，并且對系統(tǒng)可靠性、安全性要求極高的功能應(yīng)用項目，主要目標是根據(jù)工藝要求對轉(zhuǎn)爐出鋼有關(guān)的所有設(shè)備進行控制，包括轉(zhuǎn)爐本體、鋼水車、合金溜槽、滑板擋渣機構(gòu)等，從而實現(xiàn)出鋼過程的全自動運行。

對于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐出鋼來說，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，但在自動狀態(tài)下又缺乏實時感知爐口溢渣情況的手段。為了解決這一痛點，項目團隊決定將圖像識別技術(shù)引入轉(zhuǎn)爐自動出鋼防溢渣檢測方法中，但是在對出鋼圖像進行分析時發(fā)現(xiàn)，添加合金時冒出的大量粉塵和出鋼過程中高溫熔融金屬導(dǎo)致的亮度驟變均會影響成像效果，導(dǎo)致無法準確判斷溢渣情況。針對此問題，團隊成員劉克東自主開發(fā)了粉塵識別算法和亮度補償算法，使出鋼過程圖像亮度變化平滑順暢，有效解決了干擾，實現(xiàn)了對爐口溢渣的自動檢測。

在調(diào)試中期，現(xiàn)場又出現(xiàn)了新的問題，轉(zhuǎn)爐在小角度傾動時出現(xiàn)卡頓和異響，嚴重影響轉(zhuǎn)爐控制精度，團隊在檢修維護后仍然無法解決問題，攻關(guān)一時進入了瓶頸。一天深夜，團隊成員王炳奎在等候班車時，看到遠處的車輛快速駛來又穩(wěn)穩(wěn)停住，汽車剎車時采用的防抱死制動系統(tǒng)（ABS）讓他忽然茅塞頓開。通過迅速、準確的點動抱閘，既能有效地使轉(zhuǎn)爐快速停下，又能減少制動系統(tǒng)的磨損。有了新的思路，團隊迅速投入方案設(shè)計，為了充分掌握不同班次搖爐工的操作習(xí)慣，團隊人員全天守候在搖爐室，等待每次出鋼那關(guān)鍵的6分鐘，他們仔細觀察，謹慎記錄，生怕漏掉任何一處細節(jié)，經(jīng)過規(guī)律總結(jié)和系統(tǒng)優(yōu)化，轉(zhuǎn)爐的卡頓和異響問題終于被成功解決，轉(zhuǎn)爐角度實現(xiàn)了0.1度以內(nèi)的精準控制。

在出鋼過程中，鋼包車與爐體傾動角度需要緊密配合，想要實現(xiàn)安全生產(chǎn)和穩(wěn)定運行，鋼包車定位系統(tǒng)至關(guān)重要。類似系統(tǒng)大多采用激光測距儀或視覺定位，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出鋼系統(tǒng)出現(xiàn)失敗的主要原因。項目團隊在調(diào)試鋼包車稱重系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)，稱重系統(tǒng)是通過安裝在鋼包車上的傳感器將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)酵獠肯到y(tǒng)的。受此啟發(fā)，團隊創(chuàng)新性地開發(fā)了鋼包車無線定位技術(shù)，經(jīng)過實驗室測試和現(xiàn)場實施兩個階段的持續(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，技術(shù)水平達到了國際先進。

為確保轉(zhuǎn)爐自動出鋼能夠安全平穩(wěn)運行，正式上線前需要完成空載50爐、帶載100爐的試運行。京唐煉鋼部丁國慧帶隊赴股份公司進行技術(shù)交流，股份煉鋼部江騰飛耐心傳授調(diào)試經(jīng)驗。在此基礎(chǔ)上，團隊組織了多次方案討論會，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，為了能夠隨時溝通處理問題，項目團隊日夜輪班值守在現(xiàn)場，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)用離不開多部門、跨專業(yè)的協(xié)同與合作。團隊集合了技術(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，既有自動化專業(yè)人員，也有煉鋼工藝專家，有科研人員，也有現(xiàn)場一線操作能手，大家齊心協(xié)力、各展所長，歷時5年，成功開發(fā)出了具有完全自主知識產(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)項目負責人、首鋼技術(shù)研究院冶金過程研究所王策介紹，近年來，圍繞鋼鐵智能制造，首鋼開展了一系列技術(shù)創(chuàng)新，從智能檢測設(shè)備開發(fā)到提升各工序智能化水平，再到智慧工廠示范項目，可謂多點發(fā)力，全面開花。下一步，團隊將“以點帶面”，按照先示范再推廣的路線，繼續(xù)在首鋼這片沃土深耕細作，為推進鋼鐵業(yè)數(shù)智化升級貢獻力量。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。