首钢自主开发成功转炉智能出钢技术

2022-05-23 16:42
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首钢自主开发成功转炉智能出钢技术


近日,“转炉智能出钢技术研究及应用”项目获得首钢科学技术一等奖。该成果的成功取得和实施应用,标志着首钢自主掌握了大吨位转炉自动出钢技术,为实现转炉炼钢全过程智能化打下了坚实基础。


首钢京唐中厚板事业部一季度实现“开门红”6.jpg


近年来,国内钢铁企业涌现出大量的数字化转型应用场景,一些炼钢厂陆续引进了自动化出钢技术,但大多存在吨位小、功能不完善、核心技术自主可控程度不高等问题。为推进首钢钢铁业智能化升级,按照“首钢‘十四五’智能制造技术创新规划”制定的数字化薄弱环节“填平补齐”原则,技术研究院联合股份公司和京唐公司成立了攻关团队,开展转炉智能出钢技术研究。


自动出钢是一项涵盖图像识别、算法优化、多设备协同控制、多专业合作,并且对系统可靠性、安全性要求极高的功能应用项目,主要目标是根据工艺要求对转炉出钢有关的所有设备进行控制,包括转炉本体、钢水车、合金溜槽、滑板挡渣机构等,从而实现出钢过程的全自动运行。


对于传统转炉出钢来说,炉口溢渣情况完全依赖人眼观察调整,操作人员工作环境艰苦,但在自动状态下又缺乏实时感知炉口溢渣情况的手段。为了解决这一痛点,项目团队决定将图像识别技术引入转炉自动出钢防溢渣检测方法中,但是在对出钢图像进行分析时发现,添加合金时冒出的大量粉尘和出钢过程中高温熔融金属导致的亮度骤变均会影响成像效果,导致无法准确判断溢渣情况。针对此问题,团队成员刘克东自主开发了粉尘识别算法和亮度补偿算法,使出钢过程图像亮度变化平滑顺畅,有效解决了干扰,实现了对炉口溢渣的自动检测。


在调试中期,现场又出现了新的问题,转炉在小角度倾动时出现卡顿和异响,严重影响转炉控制精度,团队在检修维护后仍然无法解决问题,攻关一时进入了瓶颈。一天深夜,团队成员王炳奎在等候班车时,看到远处的车辆快速驶来又稳稳停住,汽车刹车时采用的防抱死制动系统(ABS)让他忽然茅塞顿开。通过迅速、准确的点动抱闸,既能有效地使转炉快速停下,又能减少制动系统的磨损。有了新的思路,团队迅速投入方案设计,为了充分掌握不同班次摇炉工的操作习惯,团队人员全天守候在摇炉室,等待每次出钢那关键的6分钟,他们仔细观察,谨慎记录,生怕漏掉任何一处细节,经过规律总结和系统优化,转炉的卡顿和异响问题终于被成功解决,转炉角度实现了0.1度以内的精准控制。


在出钢过程中,钢包车与炉体倾动角度需要紧密配合,想要实现安全生产和稳定运行,钢包车定位系统至关重要。类似系统大多采用激光测距仪或视觉定位,但这些方法极易受周围作业车辆、人员及粉尘的干扰,这也是很多钢厂自动出钢系统出现失败的主要原因。项目团队在调试钢包车称重系统时发现,称重系统是通过安装在钢包车上的传感器将数据无线传输到外部系统的。受此启发,团队创新性地开发了钢包车无线定位技术,经过实验室测试和现场实施两个阶段的持续优化,定位系统成功率大幅提升至98%以上,定位既稳又准,技术水平达到了国际先进。


为确保转炉自动出钢能够安全平稳运行,正式上线前需要完成空载50炉、带载100炉的试运行。京唐炼钢部丁国慧带队赴股份公司进行技术交流,股份炼钢部江腾飞耐心传授调试经验。在此基础上,团队组织了多次方案讨论会,制定了多套突发情况应急预案,确保了热试一次性成功。热试后,为了能够随时沟通处理问题,项目团队日夜轮班值守在现场,与炼钢人员摇炉人员同吃同住,直到所有炼钢班组都能熟练操作。


转炉智能出钢系统的成功应用离不开多部门、跨专业的协同与合作。团队集合了技术研究院、迁顺技术中心、京唐技术中心和股份、京唐等多家单位的精锐力量,既有自动化专业人员,也有炼钢工艺专家,有科研人员,也有现场一线操作能手,大家齐心协力、各展所长,历时5年,成功开发出了具有完全自主知识产权的转炉智能出钢技术,打通了转炉智能炼钢的“最后一公里”,目前该成果已在股份公司和京唐公司多座转炉投入应用,并在持续推广中。


据项目负责人、首钢技术研究院冶金过程研究所王策介绍,近年来,围绕钢铁智能制造,首钢开展了一系列技术创新,从智能检测设备开发到提升各工序智能化水平,再到智慧工厂示范项目,可谓多点发力,全面开花。下一步,团队将“以点带面”,按照先示范再推广的路线,继续在首钢这片沃土深耕细作,为推进钢铁业数智化升级贡献力量。


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