中冶華天 ：鋼鐵行業(yè)“智能化”升級方案的優(yōu)秀提供商和服務商

    發(fā)布日期：2019-02-01


冶金綜合設計研究的主要單位，中冶華天工程技術有限公司（以下簡稱 ：中冶華天）肩扛冶金建設國家隊使命，應勢而動，順勢而為，針對鋼鐵領域智能化建設的迫切需求與實施難點，提出了鋼鐵“服務型智造”整體解決方案。圍繞“生產(chǎn)智能化降 / 減人工干預”、“管理智能化增人均噸鋼效益”、“產(chǎn)業(yè)鏈銷售 - 生產(chǎn) -物流一體智能化”，提出了對新建生產(chǎn)線實施企業(yè)級集中云控，廠區(qū)扁平化垂直生產(chǎn)管控，頂層設計架構來優(yōu)化全局；對舊有生產(chǎn)線，依托基礎模塊 /單元（檢測元件，數(shù)據(jù)采集、分析、決策、發(fā)布系統(tǒng)，執(zhí)行裝備等）逐步建設，分步在各工序段工藝、裝備、自動化控制實施，推進智能化發(fā)展。

亮點：打造鋼鐵全流程“服務型智造”架構

作為我國冶金工程咨詢、設計、工程承包業(yè)務的國家級大型科技型企業(yè)，中冶華天憑借著在鋼鐵生產(chǎn)全流程工藝上近60年的工程實踐，以及與高等院?？蒲泻献?，掌握了一批具有原創(chuàng)性的工藝管控原理和模型；通過承擔馬鋼、沙鋼、中天、寶武梅鋼、南鋼、萊鋼、安塞米塔爾、阿曼索哈、馬來鋼鐵等國內外高水平鋼鐵生產(chǎn)單位的設計、建設和中試運維，積累了豐富的生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫。

立足鋼鐵企業(yè)的工藝、裝備、產(chǎn)品實際需求，中冶華天通過先進的信息化硬軟件技術，與生產(chǎn)排產(chǎn)、工藝質量、工序成本等融合，形成多源異構數(shù)據(jù)采集與傳輸、設備性能狀態(tài)實時判定與故障預警、工藝質量協(xié)同控制、面向生產(chǎn)過程全成本精細化計量和管控等技術，在制造一體化云平臺框架下，為鋼鐵生產(chǎn)制造全流程的智能化奠定了基礎。

中冶華天形成了在前期方案設計中，強化制造過程狀態(tài)感知，將作業(yè)排布、工藝參數(shù)制定、加工過程信息融合形成數(shù)據(jù)平臺，開展制備信息流程與裝備健康分級、工藝設計與排產(chǎn)、產(chǎn)品性能穩(wěn)定性管控、多工序智聯(lián)體管理、綜合成本分析等的分析；達到對智能計劃排產(chǎn)、智能工藝參數(shù)制定、并行同步模擬仿真生產(chǎn)管控的支撐，實現(xiàn)生產(chǎn)自我決策；最后在統(tǒng)一的智能制造云服務平臺下，指導生產(chǎn)線精確執(zhí)行，并基于監(jiān)督學習更新模型算法庫，自我學習，實現(xiàn)鋼鐵制造過程的智能化。

特色：鋼鐵全流程工序“服務型智造”技術方案

智能化原料場　　中冶華天智能化原料場技術中，核心技術包括流程智能選擇、數(shù)字化料場系統(tǒng)、堆取料機智能化控制及混勻智能配料系統(tǒng)。流程智能選擇中，取代人工作業(yè)計劃編制，系統(tǒng)根據(jù)來料或供料要求信息先予以判斷，隨后通過料堆堆（倉）位選取自動形成作業(yè)指令，自動選擇出距離最短、能耗最低的流程，完成物料自動堆、取作業(yè)，系統(tǒng)效率提高50%，能耗降低5%。

數(shù)字化料場系統(tǒng)，通過激光掃描儀掃描料堆輪廓，進行三維數(shù)據(jù)采集，由圖像服務器進行三維成像和體積計算，與原料系統(tǒng)的計量系統(tǒng)進行交換，統(tǒng)一在數(shù)字化料場系統(tǒng)中管理，所生成數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，分析處理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時盤庫，根據(jù)料場信息建立料場動態(tài)分布圖。數(shù)字化料場系統(tǒng)可跟據(jù)料場、堆取料機、皮帶機以及轉運站等結構圖進行三維建模，構架三維仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)原料場中控直觀的視覺監(jiān)視效果，盤庫效率提高60%以上。

堆取料機智能化控制系統(tǒng)，與流程智能選擇相結合，接收流程信息，根據(jù)堆、取模型，實現(xiàn)堆、取料機自動尋址、自動堆位、自動選擇堆取模式，提高料場利用率20%，提高堆取料機作業(yè)效率50%。

混勻智能配料：根據(jù)質量管理系統(tǒng)提供的物料參數(shù)和企業(yè)管理級下達的目標成分值，根據(jù)數(shù)學模型自動進行物料配比計算，生成生配料計劃。

智能化燒結　　中冶華天智能化燒結工廠立足燒結生產(chǎn)企業(yè)的用戶需求，從工藝過程智能化、裝備智能化和生產(chǎn)管理智能化三個主要方面著手，以先進傳感器、數(shù)據(jù)挖掘、智能算法和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術為手段，提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質量、降低生產(chǎn)成本和降低能耗排放。

工藝過程智能化中，主要包括綜合智能配料系統(tǒng)、燒結上料優(yōu)化模型、燒結過程智能控制系統(tǒng)、混合制粒智能控制模型等，實現(xiàn)了燒結工藝過程的智能控制和生產(chǎn)優(yōu)化。

裝備智能化中，主要開發(fā)燒結機在線自動加油機、環(huán)冷機下全自主式智能卸灰車、主抽風機智能節(jié)能控制系統(tǒng)、環(huán)冷機智能節(jié)能控制系統(tǒng)、除塵風機智能節(jié)能控制系統(tǒng)等。

生產(chǎn)管理智能化中，通過燒結上下游生產(chǎn)信息的采集與分發(fā)、設備維護管理，實現(xiàn)設備狀態(tài)預警、燒結指標預警、工藝秤準確性分析、關鍵工藝過程和設備運行狀況四級報警、燒結生產(chǎn)數(shù)據(jù)的綜合分析和管理等功能。

智能化煉鐵　　在煉鐵領域，中冶華天從高爐本體、噴煤工藝、熱風爐等核心工藝方面著手，依托60年來工程實踐積累，圍繞高效、長壽、低耗煉鐵，針對高爐本體，開發(fā)高爐爐頂布料智能仿真系統(tǒng)、高爐爐底爐缸安全運營管理系統(tǒng)、高爐爐身熱負荷監(jiān)控系統(tǒng)等，實現(xiàn)了高爐關鍵區(qū)域可視化、數(shù)字化監(jiān)控，并通過自動分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對高爐冶煉狀態(tài)變化趨勢及異常爐況進行早期預測，提供輔助決策信息，有效指導高爐操作，實現(xiàn)穩(wěn)定、高效生產(chǎn)。

在噴煤工藝方面，吸收國內外先進工藝技術基礎上積極創(chuàng)新，建成了綜合集中智能控制制粉中心，形成了獨具特色的新型下出料均勻自動煤粉噴吹工藝，具有噴煤量均勻穩(wěn)定、自動調節(jié)、主管防堵設計、噴吹罐泄壓智能控制、輸送固氣比智能控制以及遠距離輸送等特點，實現(xiàn)了智能化控制的高效穩(wěn)定均勻輸送及噴吹，為高爐穩(wěn)定運行提供了保證。

在熱風爐工藝方面，中冶華天通過三環(huán)道頂燃式燃燒器、溢流式冷風分配、殼體保溫等專利技術，結合自主開發(fā)的智能燃燒控制系統(tǒng)，通過智能化控制大幅提高風溫水平、爐體壽命，降低廢棄排放作用。

智能化煉鋼　中冶華天圍繞核心的'一鍵煉鋼'，基于自主開發(fā)的副槍作為檢測手段和控制，在配料、輔材用量計算、熔清成分、吹氧、鋼水量、終點預報進行了研發(fā)和應用推廣?？s短了冶煉時間，降低了氧和原材料消耗，提高了鐵和合金收得率、鋼水質量，轉爐煤氣、蒸汽有效回收率，達到更高效負能煉鋼。

在主要模型中，配料方面根據(jù)目標冶煉、入爐鐵水、廢鋼、留鋼留渣等信息，給出最佳鐵水比，配C量等原料參數(shù)；熔清成分預報方面，根據(jù)已知冶煉鋼種、所需合金成分及其他原材料、熔化期爐料中元素燒損率、煙塵量等，確定熔化期爐渣量及成分、爐氣量及爐氣成分，對熔清成分進行預報；吹氧計算方面，基于化學平衡和物料平衡建立模型，計算鋼中各元素氧化和造泡沫渣消耗的氧量、電極氧化消耗的氧氣等；在鋼水量計算方面，基于冶煉過程的留鋼留渣量、主原料（鐵水和廢鋼）用量信息、投入料、過程控制信息，實時估算當前廢鋼熔化狀態(tài)和當前熔池鋼水量信息；終點鋼水成分與溫度方面，給出煉鋼生產(chǎn)的原料和操作條件后，能夠及時預測出出鋼成份(如終點碳含量、磷含量等)和溫度。

智能化軋鋼　　在軋鋼領域，中冶華天針對熱軋棒型材，根據(jù)工藝流程、裝備和控制特點，就加熱爐進行了基于'智能化'的綠色化開發(fā)，實現(xiàn)了燃燒智能控制。通過采用專家模型系統(tǒng)，可根據(jù)坯料鋼種、規(guī)格和軋制節(jié)奏自動選擇加熱制度，提供加熱爐動態(tài)操作的優(yōu)化控制策略，實現(xiàn)全自動燃燒控制功能，提高鋼坯的加熱質量和溫度均勻性，減少燒損，提高加熱效率，減少NOX的生成，減少大氣污染。達到節(jié)能、降耗、環(huán)保的目標。

在裝備方面，開發(fā)了面向智能化的軋機，實現(xiàn)了軋制力的在線無極預施載、在線機架快速換輥機械手及系統(tǒng)、軋機運行狀態(tài)監(jiān)控、開展了基于AMESim的軋機輥縫控制；就小型材精整區(qū)碼垛機，采用并聯(lián)機器人架構，運用大慣量控制技術、氣力-電液組合推送技術、前端振動抑制技術、操作導航技術、故障診斷技術等先進技術，開發(fā)出國內首套T型導軌鋼智能碼垛機械手，成為世界上首套T型導軌鋼智能碼垛裝備。

針對熱軋棒型材軋線大多信息化和管控能力弱的情況，中冶華天提出了核心工藝智能化，全線管控'互聯(lián)化'方案。開發(fā)制造過程信息流及云端數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)，建立了核心裝備（加熱爐、軋機等）健康狀態(tài)實時預報和智能評估模型；形成了軋件制造過程多場耦合的工藝質量設計系統(tǒng)、面向精細化生產(chǎn)的CAD-CAE孔型設計、煉鑄軋智能排產(chǎn)；通過制造并行同步仿真，實現(xiàn)了多工序質量控制，建立了產(chǎn)品質量判定、改進和質量超限異常追溯體系，提升了產(chǎn)品穩(wěn)定性和質量事故處理的快速響應能力；通過全流程的多工序智聯(lián)體管理，實現(xiàn)了工序綜合生產(chǎn)成本智能優(yōu)化控制方法。

智能化產(chǎn)銷流　　在智能化產(chǎn)銷流方面，中冶華天通過“互聯(lián)網(wǎng)+”技術，先形成統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)平臺，為實現(xiàn)智慧化運營管理奠定基礎，然后在系統(tǒng)中，融合廠區(qū)全部生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)，通過對企業(yè)內部各部門（采購供應部、銷售部、集團財務控制中心、管理部等）和各個管理環(huán)節(jié)（合同下達與執(zhí)行、生產(chǎn)計劃的實施和控制等）進行全面智能化管理，給企業(yè)管理者提決策支持，同時將經(jīng)銷商、供應商融入到系統(tǒng)，實現(xiàn)企業(yè)上下游管理的規(guī)范化、系統(tǒng)化、智能化。

基于該技術，進一步樹立了供應鏈的核心地位。通過外部供應鏈供銷關系的管理與合作，形成穩(wěn)定的上下游關系，提高了企業(yè)內部產(chǎn)品升級、流程優(yōu)化、效率提升等核心競爭力，實現(xiàn)了一體化的供應鏈管理流程；通過構建智慧化的供應鏈管理平臺，實現(xiàn)了從礦產(chǎn)等原材料采購，到生產(chǎn)加工、庫存轉移、收貨發(fā)貨、運輸、貨物追蹤，以電子渠道，實現(xiàn)業(yè)務流程信息流轉的無縫聯(lián)接；通過標準化、科學化的數(shù)據(jù)交換、業(yè)務管理、生產(chǎn)銷售等流程，實現(xiàn)了整個鏈條的業(yè)務高效協(xié)同運作，并逐漸將傳統(tǒng)的橫向運作模式向縱向運作模式轉變。

中冶華天作為冶金建設國家隊排頭兵和承擔者，將沿著鋼鐵工業(yè)全流程生產(chǎn)路線，從智能化出發(fā)，結合工藝、裝備、自動化，持續(xù)提優(yōu)升級，瞄準世界一流，成為鋼鐵行業(yè)'智能化'升級方案的優(yōu)秀提供商和服務商。 （中冶華天 供稿）