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首钢钢轧作业生产全程的智能化控制

日期:2024/3/5 9:59:15  文章来源:无锡市苏桥特种钢管有限公司  http://www.wxjtybgg.com

2023年2月, 首钢钢轧作业部8号转炉开始陆续实现各步骤自动控制; 2023年8月, 各功能模块投入使用并完成联动运行, 最终实现无线端控制炼钢。转炉智慧炼钢系统, 实现了转炉吹炼、出钢、溅渣、出渣生产全程的智能化控制,使用比例超过90%, 过程无干预率在95%以上。经专家团队评议, 系统技术水平达到国际先进水平。

       实现转炉智能化冶炼困难重重。长期以来, 转炉炉料结构复杂多变、原辅料成分不稳定、炉内反应无法实时监测、“黑箱化”现象严重等问题一直存在, 主要靠人员经验判断、解决。转炉炼钢操作的智能化是当前的主流趋势,但转炉智慧炼钢系统的研发面临诸多困难: 转炉冶炼过程是在开放反应釜内进行涉及固、液、气多相物质的复杂高温物理化学反应, 包括吹炼、出钢、溅渣、出渣等多个关键阶段, 各阶段先后进行互相关联, 但实际炉况和自动控制的内容、方式差异巨大; 转炉生产控制设备多、物料种类多、生产介质多, 这些设备的控制、物料的加入、介质控制均需实现模型计算和自动控制; 生产过程中产生的声音、图像等信息, 以及由各种传感器测量获得的距离、流量、重量、成分、温度等众多数据类型,都需要纳入计算模型。  为攻克这些难题, 生产侧的首钢京唐和技术侧的首自信联合构建核心攻关团队, 吸纳生产、工艺、设备、计算机系统、模型开发等领域专业技术人员, 历时20个月,自主研发了转炉智慧炼钢系统, 于2023年8月上线试运行, 成效显著。转炉智慧炼钢系统具备两大优点——  一是建立先进感知体系, 实现冶炼过程智能化控制。根据不同场景, 安装多种高清数字摄像头, 对转炉冶炼过程进行全过程监控, 采用视觉识别, 结合烟气分析、声呐、副枪检测、下渣检测、传感器等技术, 建立吹炼、出钢、溅渣、出渣等生产过程控制的感知体系, 将生产信息纳入冶金模型。  二是深度学习模型与机理模型相结合, 实现转炉生产全程的智能化控制。采用深度学习方法处理吹炼、出钢、溅渣、出渣各阶段图像信息,实现非结构化、非指标化数据向结构化、指标化数据转变; 采用基于冶金机理的静态计算模型、脱碳动态模型、合金计算模型等, 实现加料量、加氧量等过程控制参数计算; 采用基于生产控制及安全规程的控制模型, 实现全生产过程的自动化控制。  在转炉吹炼过程智能化控制上, 该系统以图像识别为核心技术, 对出钢口及炉口火焰强度进行综合分析形成火焰指数, 综合烟气、声呐、炉口溢渣信息, 形成四大判断依据, 并依此进行氧枪控制, 使转炉吹炼全程处于理想的平稳冶炼状态, 解决吹炼喷溅及返干发生几率高的问题。同时, 良好的造渣提高了转炉脱磷率, 终点钢水中磷含量最低达到0.003%。  在转炉出钢过程智能化控制上, 该系统以图像识别为核心技术, 对出钢过程转炉包沿钢液位置进行识别, 同时计算“出钢秒流量”, 实时判断出钢安全状态, 保证出钢过程处于“最大静压力”下最快出钢状态, 同时确保出钢过程安全。


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