本報通訊員 丁書(shū)洪 欒長(cháng)河
“轉爐煉鋼是一個(gè)極其復雜的化學(xué)反應過(guò)程，平時(shí)根本看不見(jiàn)、摸不著(zhù)，有了問(wèn)題也是靠經(jīng)驗、靠猜?，F在有了這套數字孿生系統，我們就可以通過(guò)它來(lái)全面剖析煉鋼全過(guò)程，找到制約我們降低成本、提升質(zhì)量的根本原因?！?月24日，山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠(chǎng)煉鋼二車(chē)間主任張偉對筆者介紹說(shuō)。
張偉提到的數字孿生系統全稱(chēng)是“轉爐三維數字孿生可視化系統”，是由該煉鋼廠(chǎng)聯(lián)合山鋼研究院、山信軟件共同研發(fā)的前沿新系統，可將三維可視化和數字孿生技術(shù)進(jìn)行融合應用，為打造煉鋼智能化行業(yè)亮點(diǎn)，進(jìn)一步破解冶金“黑箱”作業(yè)、“模糊”控制與“虛擬”制造等鋼鐵流程共性技術(shù)瓶頸難題提供了有效實(shí)踐和系統解決方案。
2007年，該煉鋼廠(chǎng)引進(jìn)達涅利副槍系統，并以副槍設備為基礎，自主開(kāi)發(fā)以無(wú)人干預冶煉工藝為核心的智能化技術(shù)，實(shí)現人工智能與冶煉模型的有效結合，全程無(wú)干預智能化冶煉比例達到95%以上。2019年，該煉鋼廠(chǎng)新增上爐氣分析智能煉鋼項目，以激光氣體分析儀為基礎，結合現場(chǎng)輔助檢測手段，建立轉爐爐氣分析終點(diǎn)操作控制模型和相關(guān)配套軟件，實(shí)現轉爐冶煉過(guò)程動(dòng)態(tài)控制與終點(diǎn)預報，提高了轉爐操作水平和終點(diǎn)控制精度。2019年，該煉鋼廠(chǎng)與山信軟件聯(lián)合開(kāi)發(fā)并投用的高效、多功能智能出鋼二級控制系統，實(shí)現了“模型”與“控制”的功能分離，可根據轉爐冶煉終點(diǎn)的不同狀況自動(dòng)判定、自動(dòng)修正，保證最優(yōu)的出鋼控制，減少了出鋼過(guò)程中安全與質(zhì)量的隱患，屬?lài)鴥仁讋?chuàng )。近幾年，該煉鋼廠(chǎng)通過(guò)對轉爐煉鋼智能控制技術(shù)各功能模塊的融合集成，以及L1、L2、L3等多級系統間的協(xié)同交互，實(shí)現了從下槍吹煉到過(guò)程控制，再到終點(diǎn)停吹、搖爐出鋼、擋渣、濺渣等轉爐冶煉全過(guò)程操作的智能化控制，使冶煉過(guò)程的物料攝入、能源介質(zhì)消耗更加精準，鋼水質(zhì)量得到大幅提升，取得較好的經(jīng)濟和社會(huì )效益。
但是，隨著(zhù)智能化程度不斷升級，目前全過(guò)程智能煉鋼在冶煉過(guò)程、設備運行等方面存在可視化欠缺，造成二級控制平臺應用展示效果差、人機互動(dòng)關(guān)鍵數據不能便捷共享等難題，該煉鋼廠(chǎng)急需構建基于物理實(shí)體和實(shí)際數據的三維數字孿生可視化平臺。
“鋼鐵生產(chǎn)是多工序、長(cháng)流程的制造行業(yè)，隨著(zhù)智能化水平提升，集中控制、全封閉管理已經(jīng)成為發(fā)展趨勢，但國內對于鋼鐵生產(chǎn)控制過(guò)程可視化的研究較少，普遍缺乏相應的展示平臺。轉爐三維數字孿生可視化項目能夠搭建轉爐工序過(guò)程控制可視化平臺，通過(guò)冶煉過(guò)程和設備運行狀態(tài)的在線(xiàn)、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)展示，可以實(shí)現各級工藝和設備數據共享，既而達到資源協(xié)同、生產(chǎn)效率提升的目標?！痹摕掍搹S(chǎng)黨委副書(shū)記、經(jīng)理王鍵說(shuō)。
“轉爐數字孿生技術(shù)，簡(jiǎn)單說(shuō)就是通過(guò)數字技術(shù)把工藝過(guò)程拷貝成影像，通過(guò)影像進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，使工藝過(guò)程透明化，方便進(jìn)行過(guò)程追溯?！痹摕掍搹S(chǎng)生產(chǎn)技術(shù)室主任寧偉介紹說(shuō)，這項技術(shù)為實(shí)現轉爐冶煉過(guò)程精準控制提供了有效的可視化平臺，同時(shí)為進(jìn)一步挖掘過(guò)程數據提供了強有力的集成平臺，更為后續轉爐生產(chǎn)管控工藝控制、質(zhì)量追溯提供了全新的系統架構。
轉爐三維數字孿生可視化系統以智能控制模型為核心，依托可靠的副槍、機器視覺(jué)、紅外測量、聲吶信號等監測系統完成數據采集，并利用新一代信息技術(shù)，在虛擬空間中生成集對象、模型及數據于一體的轉爐仿真模型，與真實(shí)空間中的轉爐實(shí)體（高清攝像）完全對應一致。通過(guò)多維動(dòng)態(tài)數字映射、信息輸出、模擬數據等，該系統能洞察和呈現轉爐實(shí)體的實(shí)時(shí)狀態(tài)，為現場(chǎng)人員提供實(shí)時(shí)、直觀(guān)、可量化作業(yè)環(huán)境。
王鍵表示，以數字孿生技術(shù)為代表，該煉鋼廠(chǎng)扎實(shí)推進(jìn)《智慧煉鋼創(chuàng )建綱要》，以文化全部做實(shí)、運維全部集中、生產(chǎn)全部智能、操作全部替代、質(zhì)檢全部在線(xiàn)、風(fēng)險全部預警“六個(gè)全部”為目標，爭創(chuàng )全國最優(yōu)秀的智慧鋼廠(chǎng)?！盁掍搹S(chǎng)將繼續舉全廠(chǎng)之力、集眾人之智，全力打造以生產(chǎn)智能協(xié)同、管理科學(xué)高效、指標行業(yè)領(lǐng)先、環(huán)境綠色友好、員工素質(zhì)一流、企業(yè)幸福和諧為基本特征的智慧煉鋼體系，為建設數智山鋼，推動(dòng)企業(yè)做強做優(yōu)鋼鐵產(chǎn)業(yè)，實(shí)現高質(zhì)量發(fā)展注入更加強勁的動(dòng)力?！蓖蹑I說(shuō)。
《中國冶金報》（2022年3月1日 04版四版）
