近日,“轉爐智能出鋼技術(shù)研究及應用”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(shí)施應用,標志著(zhù)首鋼自主掌握了大噸位轉爐自動(dòng)出鋼技術(shù),為實(shí)現轉爐煉鋼全過(guò)程智能化打下了堅實(shí)基礎。
近年來(lái),國內鋼鐵企業(yè)涌現出大量的數字化轉型應用場(chǎng)景,一些煉鋼廠(chǎng)陸續引進(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,按照“首鋼‘十四五’智能制造技術(shù)創(chuàng )新規劃”制定的數字化薄弱環(huán)節“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(kāi)展轉爐智能出鋼技術(shù)研究。
自動(dòng)出鋼是一項涵蓋圖像識別、算法優(yōu)化、多設備協(xié)同控制、多專(zhuān)業(yè)合作,并且對系統可靠性、安全性要求極高的功能應用項目,主要目標是根據工藝要求對轉爐出鋼有關(guān)的所有設備進(jìn)行控制,包括轉爐本體、鋼水車(chē)、合金溜槽、滑板擋渣機構等,從而實(shí)現出鋼過(guò)程的全自動(dòng)運行。
對于傳統轉爐出鋼來(lái)說(shuō),爐口溢渣情況完全依賴(lài)人眼觀(guān)察調整,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),項目團隊決定將圖像識別技術(shù)引入轉爐自動(dòng)出鋼防溢渣檢測方法中,但是在對出鋼圖像進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現,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致的亮度驟變均會(huì )影響成像效果,導致無(wú)法準確判斷溢渣情況。針對此問(wèn)題,團隊成員劉克東自主開(kāi)發(fā)了粉塵識別算法和亮度補償算法,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)現了對爐口溢渣的自動(dòng)檢測。
在調試中期,現場(chǎng)又出現了新的問(wèn)題,轉爐在小角度傾動(dòng)時(shí)出現卡頓和異響,嚴重影響轉爐控制精度,團隊在檢修維護后仍然無(wú)法解決問(wèn)題,攻關(guān)一時(shí)進(jìn)入了瓶頸。一天深夜,團隊成員王炳奎在等候班車(chē)時(shí),看到遠處的車(chē)輛快速駛來(lái)又穩穩停住,汽車(chē)剎車(chē)時(shí)采用的防抱死制動(dòng)系統(ABS)讓他忽然茅塞頓開(kāi)。通過(guò)迅速、準確的點(diǎn)動(dòng)抱閘,既能有效地使轉爐快速停下,又能減少制動(dòng)系統的磨損。有了新的思路,團隊迅速投入方案設計,為了充分掌握不同班次搖爐工的操作習慣,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(guān)察,謹慎記錄,生怕漏掉任何一處細節,經(jīng)過(guò)規律總結和系統優(yōu)化,轉爐的卡頓和異響問(wèn)題終于被成功解決,轉爐角度實(shí)現了0.1度以?xún)鹊木珳士刂啤?/div>
在出鋼過(guò)程中,鋼包車(chē)與爐體傾動(dòng)角度需要緊密配合,想要實(shí)現安全生產(chǎn)和穩定運行,鋼包車(chē)定位系統至關(guān)重要。類(lèi)似系統大多采用激光測距儀或視覺(jué)定位,但這些方法極易受周?chē)鳂I(yè)車(chē)輛、人員及粉塵的干擾,這也是很多鋼廠(chǎng)自動(dòng)出鋼系統出現失敗的主要原因。項目團隊在調試鋼包車(chē)稱(chēng)重系統時(shí)發(fā)現,稱(chēng)重系統是通過(guò)安裝在鋼包車(chē)上的傳感器將數據無(wú)線(xiàn)傳輸到外部系統的。受此啟發(fā),團隊創(chuàng )新性地開(kāi)發(fā)了鋼包車(chē)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù),經(jīng)過(guò)實(shí)驗室測試和現場(chǎng)實(shí)施兩個(gè)階段的持續優(yōu)化,定位系統成功率大幅提升至98%以上,定位既穩又準,技術(shù)水平達到了國際先進(jìn)。
為確保轉爐自動(dòng)出鋼能夠安全平穩運行,正式上線(xiàn)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(jìn)行技術(shù)交流,股份煉鋼部江騰飛耐心傳授調試經(jīng)驗。在此基礎上,團隊組織了多次方案討論會(huì ),制定了多套突發(fā)情況應急預案,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,項目團隊日夜輪班值守在現場(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。
轉爐智能出鋼系統的成功應用離不開(kāi)多部門(mén)、跨專(zhuān)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(dòng)化專(zhuān)業(yè)人員,也有煉鋼工藝專(zhuān)家,有科研人員,也有現場(chǎng)一線(xiàn)操作能手,大家齊心協(xié)力、各展所長(cháng),歷時(shí)5年,成功開(kāi)發(fā)出了具有完全自主知識產(chǎn)權的轉爐智能出鋼技術(shù),打通了轉爐智能煉鋼的“最后一公里”,目前該成果已在股份公司和京唐公司多座轉爐投入應用,并在持續推廣中。
據項目負責人、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,從智能檢測設備開(kāi)發(fā)到提升各工序智能化水平,再到智慧工廠(chǎng)示范項目,可謂多點(diǎn)發(fā)力,全面開(kāi)花。下一步,團隊將“以點(diǎn)帶面”,按照先示范再推廣的路線(xiàn),繼續在首鋼這片沃土深耕細作,為推進(jìn)鋼鐵業(yè)數智化升級貢獻力量。
來(lái)源:蘭格鋼鐵
編輯:滕珊
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