本報通訊員 閆小柏  閆占輝

　　轉爐煉鋼操作臺前，生產(chǎn)人員手握鼠標點(diǎn)擊“吹煉開(kāi)始”按鈕，智慧煉鋼系統控制氧槍自動(dòng)下降開(kāi)始吹煉、物料自動(dòng)加入、底吹自動(dòng)控制、氧槍根據返干和溢渣實(shí)際爐況進(jìn)行槍位自動(dòng)調整、副槍自動(dòng)測量，直至吹煉結束無(wú)需手動(dòng)干預；點(diǎn)擊“出鋼開(kāi)始”按鈕，智慧煉鋼系統控制轉爐傾動(dòng)、鋼包車(chē)自動(dòng)跟隨、出鋼異常報警停搖，直至出鋼結束無(wú)需手動(dòng)干預……這是2024年2月25日首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司（下稱(chēng)首鋼京唐）鋼軋作業(yè)部8號轉爐的實(shí)際生產(chǎn)場(chǎng)景，由該公司自主研發(fā)的轉爐智慧煉鋼系統，大大提升了轉爐生產(chǎn)的智能化水平，降低了生產(chǎn)人員的勞動(dòng)強度。

　　2023年2月，鋼軋作業(yè)部8號轉爐開(kāi)始陸續實(shí)現各步驟自動(dòng)控制；2023年8月，各功能模塊投入使用并完成聯(lián)動(dòng)運行，最終實(shí)現無(wú)線(xiàn)端控制煉鋼。轉爐智慧煉鋼系統，實(shí)現了轉爐吹煉、出鋼、濺渣、出渣生產(chǎn)全程的智能化控制，使用比例超過(guò)90%，過(guò)程無(wú)干預率在95%以上。經(jīng)專(zhuān)家團隊評議，系統技術(shù)水平達到國際先進(jìn)水平。

　　實(shí)現轉爐智能化冶煉困難重重。長(cháng)期以來(lái)，轉爐爐料結構復雜多變、原輔料成分不穩定、爐內反應無(wú)法實(shí)時(shí)監測、“黑箱化”現象嚴重等問(wèn)題一直存在，主要靠人員經(jīng)驗判斷、解決。轉爐煉鋼操作的智能化是當前的主流趨勢，但轉爐智慧煉鋼系統的研發(fā)面臨諸多困難：轉爐冶煉過(guò)程是在開(kāi)放反應釜內進(jìn)行涉及固、液、氣多相物質(zhì)的復雜高溫物理化學(xué)反應，包括吹煉、出鋼、濺渣、出渣等多個(gè)關(guān)鍵階段，各階段先后進(jìn)行互相關(guān)聯(lián)，但實(shí)際爐況和自動(dòng)控制的內容、方式差異巨大；轉爐生產(chǎn)控制設備多、物料種類(lèi)多、生產(chǎn)介質(zhì)多，這些設備的控制、物料的加入、介質(zhì)控制均需實(shí)現模型計算和自動(dòng)控制；生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的聲音、圖像等信息，以及由各種傳感器測量獲得的距離、流量、重量、成分、溫度等眾多數據類(lèi)型，都需要納入計算模型。

　　為攻克這些難題，生產(chǎn)側的首鋼京唐和技術(shù)側的首自信聯(lián)合構建核心攻關(guān)團隊，吸納生產(chǎn)、工藝、設備、計算機系統、模型開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，歷時(shí)20個(gè)月，自主研發(fā)了轉爐智慧煉鋼系統，于2023年8月上線(xiàn)試運行，成效顯著(zhù)。

　　轉爐智慧煉鋼系統具備兩大優(yōu)點(diǎn)——

　　一是建立先進(jìn)感知體系，實(shí)現冶煉過(guò)程智能化控制。根據不同場(chǎng)景，安裝多種高清數字攝像頭，對轉爐冶煉過(guò)程進(jìn)行全過(guò)程監控，采用視覺(jué)識別，結合煙氣分析、聲吶、副槍檢測、下渣檢測、傳感器等技術(shù)，建立吹煉、出鋼、濺渣、出渣等生產(chǎn)過(guò)程控制的感知體系，將生產(chǎn)信息納入冶金模型。

　　二是深度學(xué)習模型與機理模型相結合，實(shí)現轉爐生產(chǎn)全程的智能化控制。采用深度學(xué)習方法處理吹煉、出鋼、濺渣、出渣各階段圖像信息，實(shí)現非結構化、非指標化數據向結構化、指標化數據轉變；采用基于冶金機理的靜態(tài)計算模型、脫碳動(dòng)態(tài)模型、合金計算模型等，實(shí)現加料量、加氧量等過(guò)程控制參數計算；采用基于生產(chǎn)控制及安全規程的控制模型，實(shí)現全生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制。

　　在轉爐吹煉過(guò)程智能化控制上，該系統以圖像識別為核心技術(shù)，對出鋼口及爐口火焰強度進(jìn)行綜合分析形成火焰指數，綜合煙氣、聲吶、爐口溢渣信息，形成四大判斷依據，并依此進(jìn)行氧槍控制，使轉爐吹煉全程處于理想的平穩冶煉狀態(tài)，解決吹煉噴濺及返干發(fā)生幾率高的問(wèn)題。同時(shí)，良好的造渣提高了轉爐脫磷率，終點(diǎn)鋼水中磷含量最低達到0.003%。

　　在轉爐出鋼過(guò)程智能化控制上，該系統以圖像識別為核心技術(shù)，對出鋼過(guò)程轉爐包沿鋼液位置進(jìn)行識別，同時(shí)計算“出鋼秒流量”，實(shí)時(shí)判斷出鋼安全狀態(tài)，保證出鋼過(guò)程處于“最大靜壓力”下最快出鋼狀態(tài)，同時(shí)確保出鋼過(guò)程安全。

　　在轉爐濺渣過(guò)程智能化控制上，以靜態(tài)模型與動(dòng)態(tài)智能控制相結合的方式實(shí)現濺渣自動(dòng)控制。靜態(tài)階段執行濺渣模式表，起渣后根據爐口攝像頭識別渣粒參數，動(dòng)態(tài)調整槍位及物料加入，完成濺渣操作。通過(guò)使用自動(dòng)濺渣功能，縮短了濺渣時(shí)間18秒~1分鐘，濺渣護爐效果穩定。

　　在轉爐出渣過(guò)程智能化控制上，通過(guò)計算搖爐角度與渣罐車(chē)位置的對應關(guān)系，控制轉爐傾動(dòng)與渣罐車(chē)同步運行，保障爐渣倒入渣罐；同時(shí)利用攝像頭視覺(jué)系統監控倒渣情況，倒渣渣流異常時(shí)及時(shí)提示切換控制，實(shí)現安全狀態(tài)下的轉爐自動(dòng)出渣。通過(guò)自動(dòng)出渣功能控制投用，爐下渣量產(chǎn)出較投用前減少2.1噸/天，降低了渣罐車(chē)及爐下渣的清理頻次。

　　轉爐智慧煉鋼系統實(shí)現了轉爐吹煉、出鋼、濺渣、出渣生產(chǎn)全程的智能化控制，將原來(lái)頻繁的人工手動(dòng)控制轉變?yōu)榱擞嬎銠C智能化控制，現場(chǎng)操作人員可“一鍵”啟動(dòng)自動(dòng)化控制過(guò)程，中途無(wú)需干預即可完成冶煉。轉爐智慧煉鋼系統提高了生產(chǎn)穩定性和產(chǎn)品穩定性，使直出鋼比例提高約26%、冶煉周期縮短2分鐘28秒、鋼鐵料消耗指標降低約2.9千克/噸。

　　整體而言，轉爐智慧煉鋼系統提高了煉鋼生產(chǎn)的智能化水平，獲得了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益，降低了生產(chǎn)人員的勞動(dòng)強度，在安全、環(huán)保領(lǐng)域取得了良好效果，成為煉鋼生產(chǎn)智能化應用的優(yōu)秀范例，也標志著(zhù)首鋼京唐真正實(shí)現了“一鍵式煉鋼”的轉爐智能化冶煉。

　　【新知】

　　技術(shù)提高的意義何在

　　上海優(yōu)也首席科學(xué)家 郭朝暉

　　“一鍵式煉鋼”一直是鋼鐵領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn)。有人一直懷疑：技術(shù)的意義和價(jià)值何在？在我看來(lái)，技術(shù)的意義不在于直接和短期價(jià)值，而在于間接和長(cháng)期價(jià)值，因為它是促進(jìn)煉鋼廠(chǎng)技術(shù)改進(jìn)、管理優(yōu)化的抓手，建設一流鋼廠(chǎng)的驅動(dòng)力。

　　我們知道，現代企業(yè)管理往往追求“零缺陷”“零延遲”“零庫存”。對許多企業(yè)來(lái)說(shuō)，追求極限的質(zhì)量、效率和成本帶來(lái)的直接價(jià)值是有限的，甚至是不值得的。但是，人們在追求極限的過(guò)程中，會(huì )不斷地發(fā)現新問(wèn)題。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，人們會(huì )加深對技術(shù)和管理的理解，并促進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)。事實(shí)上，現代工業(yè)恰恰就是在不斷逼近和突破極限的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的，是積跬步以致千里的結果。

　　“一鍵式煉鋼”的意義也是一樣的。單純從降低勞動(dòng)強度、提高勞動(dòng)效率的角度看，技術(shù)的意義并不是很大。但是，技術(shù)和管理中的任何問(wèn)題，如合金比例不穩、稱(chēng)量設備不準、崗位協(xié)調脫節，都會(huì )導致“一鍵式煉鋼”的失敗。在品種切換頻繁的時(shí)候，問(wèn)題往往更大，這些都會(huì )給技術(shù)和管理的進(jìn)步帶來(lái)新的挑戰。所以，推進(jìn)“一鍵式煉鋼”，就要去迎接這些挑戰，就要推進(jìn)技術(shù)和管理水平的提高，進(jìn)而帶動(dòng)質(zhì)量和效率的上升、成本和能耗的降低、跑冒滴漏的減少、生產(chǎn)流程的順暢。

　　人們很早就意識到，企業(yè)推進(jìn)智能制造的目的并非只是提高自動(dòng)化水平，而是借力促進(jìn)管理水平的提高?！耙绘I式煉鋼”就是這樣的一個(gè)典型——以自動(dòng)化為載體，以智能化為靈魂。但是，路漫漫其修遠兮，推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步并非一日之功。我們需要長(cháng)期堅持并不斷推進(jìn)一鍵式的比例。若干年后，驀然回首，或許我們已經(jīng)成為煉鋼技術(shù)的引領(lǐng)者。