含復雜混合流程轉(zhuǎn)爐冶煉單元生產(chǎn)管理信息化體系解決方案

趙啟成

(攀枝花鋼釩有限公司提釩煉鋼廠,四川攀枝花617062)

含復雜混合流程轉(zhuǎn)爐冶煉單元生產(chǎn)管理信息化體系解決方案

趙啟成

(攀枝花鋼釩有限公司提釩煉鋼廠,四川攀枝花617062)

攀鋼釩提釩煉鋼廠是一個富集元素綜合利用鋼廠,改造后具備600萬噸/年規(guī)模,擁有5臺套脫硫裝置、2臺提釩轉(zhuǎn)爐、5臺煉鋼轉(zhuǎn)爐、5臺套鑄機精煉系統(tǒng),分屬于不同區(qū)域,含有復雜工藝流程,通過L2/L3系統(tǒng)改進優(yōu)化、利用L3WEB系統(tǒng)及挖掘數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺的合理解決方案,使處于中間環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)爐冶煉單元良好運行,從而整個轉(zhuǎn)爐—鑄機流程受控。

流程;轉(zhuǎn)爐;半鋼煉鋼;信息;多對多

1 引言

工藝流程的采用方式是影響鋼廠生產(chǎn)順行的主要因素,一般來講,其不僅影響生產(chǎn)任務(wù)的完成,更對技術(shù)經(jīng)濟指標的優(yōu)化及生產(chǎn)成本的控制產(chǎn)生直接影響。近年來,鋼廠為了降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品競爭力,更加重視對生產(chǎn)流程的研究與管控,這已經(jīng)成為鋼廠的共識。

對于一些建設(shè)時間較久的鋼廠,經(jīng)過改造,不斷增加規(guī)模,提升產(chǎn)品質(zhì)量,增強產(chǎn)品在市場上的競爭力,但也帶來很實際的問題,這就是老廠改造后流程不匹配。攀鋼釩提釩煉鋼廠,通過近年來不斷改造,規(guī)模由原設(shè)計的150萬噸/年,達到目前的600萬噸/年,同樣遇到流程不順的問題,對鋼廠生產(chǎn)造成大的影響,生產(chǎn)難度大,管控難度大。以下便闡述在這種變化中,處于中間基礎(chǔ)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)爐冶煉工序如何利用信息化手段改進和改善管理工作,來理順各種關(guān)系,以消除不利因素,達到生產(chǎn)總體受控的目的。

2 攀鋼釩提釩煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煉鋼流程現(xiàn)狀與特點

攀鋼釩提釩煉鋼廠于1971年投產(chǎn),是上世紀60年代國家“三線”建設(shè)的重點工程之一,原設(shè)計150萬噸/年,采用提釩—混鐵爐—轉(zhuǎn)爐—模鑄生產(chǎn)工藝流程,含有公稱容量120t的轉(zhuǎn)爐3座,廠房布局在一個緊湊的區(qū)域內(nèi),就生產(chǎn)流程設(shè)計及運行來看比較順行。以后經(jīng)過數(shù)次改造以增加規(guī)模及改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu),直到2011年11月份,在與3#方圓坯連鑄配套的5#LF工程項目建成投產(chǎn)后鋼廠大規(guī)模的改造才算結(jié)束,生產(chǎn)流程固定下來,規(guī)模達到600萬噸/年。

2.1 攀鋼釩提釩煉鋼廠的工藝流程改變簡介

攀鋼釩提釩煉鋼廠采用的基本流程基于鐵水中高價值V元素的綜合利用,轉(zhuǎn)爐使用提釩后的半鋼進行煉鋼。建設(shè)之初,煉鋼沒有專門的鐵水脫硫設(shè)施,鐵水采用霧化提釩,轉(zhuǎn)爐同一跨間內(nèi)設(shè)置2座1 200t混鐵爐用以盛鐵,以達到與3座轉(zhuǎn)爐匹配的目的。為配合二期工程1350連鑄—1450熱軋項目, 1992年6月建成兩套年處理能力為230萬噸的噴吹式鐵水脫硫裝置,保證了1993年10月1#板坯連鑄順利投產(chǎn)。為進一步提高釩資源綜合利用水平,1995年建成兩座公稱容量120t的提釩轉(zhuǎn)爐,以代替霧化提釩工藝。為配合三期全連鑄工程改造,2004年引進美國ESM公司的CaO-Mg復合噴吹脫硫裝置,保證了2003年2#板坯連鑄及1#方坯連鑄的順利投產(chǎn)。為配合600萬噸規(guī)模擴能改造,2007年分別增加一套混合噴吹及復合噴吹脫硫裝置,保證了2#方坯連鑄及3#方圓坯連鑄的順利投產(chǎn)。兩套ESM公司的CaOMg復合噴吹脫硫裝置位于原轉(zhuǎn)爐跨間,3套混合噴吹脫硫裝置位于新的脫硫轉(zhuǎn)爐提釩區(qū)域,兩個區(qū)域并行排列,用高9m的過跨棧橋連接。期間,為連鑄達產(chǎn)達效及擴能改造,于2001年拆除1#混鐵爐,2007年拆除了2#混鐵爐。

轉(zhuǎn)爐區(qū)域的改造,主要是2006年兩座新轉(zhuǎn)爐(6#/7#轉(zhuǎn)爐)投產(chǎn),其布局于原轉(zhuǎn)爐另一跨間區(qū)域,用原高9.1米過跨棧橋延長,達到與脫硫轉(zhuǎn)爐提釩區(qū)域進行連接、供應(yīng)半鋼的目的?？傊?通過不斷改造鐵水預(yù)處理工序,增大脫硫能力及鐵水提釩能力,較好地適應(yīng)了不同時期提釩煉鋼廠增加規(guī)模及改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的需求,到2011年為止,生產(chǎn)流程穩(wěn)定下來,達到了產(chǎn)能600萬噸、全連鑄、全脫硫、全提釩的目的。最終煉鋼廠的工藝流程如圖1所示。

2.2 攀鋼釩提釩煉鋼廠的工藝流程特點

(1)轉(zhuǎn)爐多出一個提釩工序,半鋼冶煉,攀鋼轉(zhuǎn)爐主原料條件有特殊性。

與一般鋼廠相比,攀鋼釩煉鋼廠含有提釩工序。攀鋼轉(zhuǎn)爐入爐[C]平均3.65%,而其它鋼鐵廠入爐[C]平均4.15%,攀鋼入爐[C]比其它廠平均低0.5個百分點,攀鋼轉(zhuǎn)爐入爐溫度平均1 328℃,而其它鋼鐵廠入爐溫度平均1 310℃,攀鋼入爐溫度比其它廠平均高18℃。攀鋼轉(zhuǎn)爐入爐發(fā)熱元素[Si]、[Mn]由于提釩吹氧后氧化完全成微量,能量來源主要依靠鐵水不高的[C]氧化放熱,從表1可以看出,攀鋼主原料的特點是鐵水比高、廢鋼比低,鐵鋼比達到1.004,也就是說1t鐵水生產(chǎn)不了1t鋼水。這種本質(zhì)上的差異,造成攀鋼半鋼冶煉一直有其特殊性,無法與它廠進行有效比較,它廠經(jīng)驗難以吸收復制,這就要求控制管理手段較它廠必須要有差異性、針對性。

圖1 攀鋼釩煉鋼廠生產(chǎn)工藝流程示意簡圖

表1 冶煉條件情況

(2)流向多變、多對多的流程格局

從圖1可知,攀鋼釩煉鋼廠擁有5臺套脫硫裝置、2臺提釩轉(zhuǎn)爐、5臺煉鋼轉(zhuǎn)爐、5臺套鑄機精煉系統(tǒng),分屬于不同區(qū)域,含有復雜工藝流程。

轉(zhuǎn)爐冶煉單元共計5座轉(zhuǎn)爐,分屬于新、老不同區(qū)域,上接距離較遠的提釩工序,脫硫工序分屬兩個不同區(qū)域,同時面臨煉鋼轉(zhuǎn)爐進行提釩的混合流程情況,后接三個不同方位區(qū)域的5臺套精煉鑄機系統(tǒng),轉(zhuǎn)爐工序前面采用長距離過跨棧橋與前工序提釩跨對接,轉(zhuǎn)爐后區(qū)域大量使用轉(zhuǎn)盤+運輸車輛來改變物流方向以實現(xiàn)與精煉系統(tǒng)對接,流程復雜。不同區(qū)域的脫硫、提釩廠房布局,使鐵水預(yù)處理流程方式運行多樣化,既有先鐵水脫硫后提釩方式,又有先提釩后脫硫流程模式。多流向、多對多的流程格局,造成該廠生產(chǎn)管控難度大,靠簡單的思維模式難以適應(yīng)復雜的流程模式。

(3)混合流程,采用提釩爐進行煉鋼,煉鋼轉(zhuǎn)爐進行提釩的雙重模式

在設(shè)備檢修情況下,為最大限度提釩與最大限度煉鋼,達到平衡生產(chǎn)的目的,需要采取煉鋼爐提釩與提釩爐煉鋼雙模式進行生產(chǎn)。2006年以前,新轉(zhuǎn)爐未投產(chǎn),為了增加鋼產(chǎn)量,需要進行提釩爐煉鋼。2006年新轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)后,煉鋼能力大于提釩能力,需要采取煉鋼爐提釩。從表2可知,2008年到2013年煉鋼轉(zhuǎn)爐進行提釩的爐數(shù)(計17 069爐)占鋼廠總提釩爐數(shù)的6.99%。轉(zhuǎn)爐角色的不確定,造成生產(chǎn)要素難以管控到位,簡單的L2、L3系統(tǒng)難以支撐。

表2 2008年～2013年煉鋼轉(zhuǎn)爐提釩情況

3 攀鋼釩煉鋼廠轉(zhuǎn)爐冶煉單元信息化系統(tǒng)改進策略及解決方案

信息化帶動工業(yè)化,這是現(xiàn)代管理界的共識。為了使攀鋼釩提釩煉鋼廠的復雜工藝生產(chǎn)流程良性運轉(zhuǎn),只有靠信息化系統(tǒng)的改善改進,來理順各種生產(chǎn)要素關(guān)系,彌補各種不足?；谶@樣的認識,加大了信息化投入,植入特定的管理思維,理順控制思路,實施各種具體而得當?shù)拇胧?使處于中間環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)爐單元體系化系統(tǒng)建成,從而帶動全流程順行。

3.1 攀鋼在L3WEB上建立管理系統(tǒng)

攀鋼釩提釩煉鋼廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜,含有450余個鋼種,既有型線材,又有扁板材,5臺鑄機產(chǎn)品差異化大。5臺轉(zhuǎn)爐分處于不同區(qū)域,因此,改鋼、非計劃控制難度大,基本的生產(chǎn)狀況難以迅速掌握。因此,轉(zhuǎn)爐工序利用L3WEB平臺,設(shè)置了大量信息查詢功能,如非計劃查詢(見圖2)、過程時間/過程溫度/過程成分查詢等,以便生產(chǎn)技術(shù)管理人員掌控生產(chǎn)的全要素,采取適當對策,彌補復雜流程結(jié)構(gòu)關(guān)系所造成的生產(chǎn)被動局面。

3.2 在L3上建立鐵水/半鋼分配系統(tǒng)

2005年攀鋼釩建成了ERP系統(tǒng),鋼廠L3系統(tǒng)開始運行,但當時脫硫提釩一個單獨系統(tǒng),轉(zhuǎn)爐-連鑄一個系統(tǒng),兩者在L3上沒有直接連接,當時主要是混鐵爐在流程上起連接作用,兩者數(shù)據(jù)的傳輸靠轉(zhuǎn)爐/混鐵爐L2系統(tǒng)與提釩脫硫L2系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。對于這樣的構(gòu)建方式,信息交流緩慢,數(shù)據(jù)不便于整體控制,操作不快捷,數(shù)據(jù)易丟失。更為重要的是,對L3的強大功能認識不夠,對于這樣一個信息平臺正好能解決像提釩煉鋼廠這樣復雜鐵水預(yù)處理工序的信息混亂問題?；谶@樣的認識不斷進步,在L3上建立鐵水/半鋼分配系統(tǒng),解決脫硫提釩與轉(zhuǎn)爐煉鋼的信息不能直接連接的問題。具體的鐵水/半鋼分配系統(tǒng)操作畫面、監(jiān)視畫面見圖3、圖4。這個系統(tǒng)的建立使用,使鋼廠的生產(chǎn)控制發(fā)生本質(zhì)上的變化,轉(zhuǎn)爐—鑄機匹配管控能力得到加強。

圖2 L3WEB非計劃控制查詢畫面

圖3 L3界面上鐵水/半鋼分配操作畫面

圖4 L3界面上鐵水/半鋼分配直觀位置模擬示意圖(吊車、罐號等信息、分配轉(zhuǎn)爐熔煉號等關(guān)系)

3.3 新轉(zhuǎn)爐L2的合理構(gòu)建與改善

2006年新轉(zhuǎn)爐建成投產(chǎn)后,為了與L3良好連接,首先建立了新轉(zhuǎn)爐L2解決L3數(shù)據(jù)源問題。新轉(zhuǎn)爐引進了先進的副槍—爐氣分析設(shè)備及其控制系統(tǒng),L2功能強大,為使其L2有效運行,說服外方接受L3鐵水/半鋼分配系統(tǒng),系統(tǒng)直接接受L3鐵水/半鋼原料數(shù)據(jù),不需要爐前煉鋼操作人員在L2上操作鐵水接受數(shù)據(jù),簡化了L2操作,使外方L2系統(tǒng)更加人性化。

3.4 老轉(zhuǎn)爐L2系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)改善

基于引進L2的新穎實用性,針對老轉(zhuǎn)爐L2系統(tǒng)管理散亂的問題,對老轉(zhuǎn)爐L2進行功能提升改造,老轉(zhuǎn)爐過程管控能力加強,使老轉(zhuǎn)爐L2系統(tǒng)適應(yīng)了復雜多變的流程管控狀況。

3.5 在數(shù)據(jù)挖掘上建立管理系統(tǒng)

為了改進管理、改善流程、降低消耗,對生產(chǎn)經(jīng)濟指標的各種影響因素進行查找與控制,在數(shù)據(jù)挖掘多維分析系統(tǒng)上,確立時間、區(qū)域、裝置、鋼種、班別等維度,建立起分析系統(tǒng),管控住輔料消耗、鋼鐵料消耗、爐機供給匹配能力等指標。具體的轉(zhuǎn)爐—鑄機匹配多維分析畫面見圖5,轉(zhuǎn)爐輔料消耗多維分析畫面見圖6。這個系統(tǒng)的建立使用,使鋼廠轉(zhuǎn)爐冶煉單元的生產(chǎn)管理水平發(fā)生本質(zhì)上的變化,轉(zhuǎn)爐—鑄機匹配管控能力得到加強,各種消耗得到有效管控。

圖6 挖掘系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐輔料消耗多維分析畫面

4 攀鋼釩轉(zhuǎn)爐冶煉單元信息化改進控制效果

通過系列系統(tǒng)構(gòu)建,開展有針對性的工作,化解了轉(zhuǎn)爐冶煉單元的控制難題,取得了可觀效果及效益。

4.1 控制改鋼、控制非計劃的能力加強

通過L3WEB平臺,配合各種保證措施,經(jīng)過不斷努力,改鋼得到大幅度遏制。2008年以前,月改鋼在20～30爐/月,到2013年,月改鋼控制在2～3爐/月水平,降幅98.3%。

4.2 形成新管控模式,爐機匹配良好,降低流程低水平運行風險

通過L3WEB平臺及數(shù)據(jù)挖掘平臺,研究轉(zhuǎn)爐—鑄機匹配關(guān)系,探索與確立區(qū)域?qū)^(qū)域格局。如表3所示,2013年老轉(zhuǎn)爐對板坯(1#板坯/2#板坯)比例是98.5%,新轉(zhuǎn)爐對1#方坯比例是44.8%、老轉(zhuǎn)爐對1#方坯比例是55.29%,新轉(zhuǎn)爐對2#方坯比例是86.6%,新轉(zhuǎn)爐對3#方坯比例是95.8%;從而形成了老轉(zhuǎn)爐與板坯連鑄區(qū)域?qū)?yīng)、新轉(zhuǎn)爐與2#3#方坯連鑄區(qū)域?qū)?yīng)、老轉(zhuǎn)爐和新轉(zhuǎn)爐共同與1#方坯連鑄區(qū)域?qū)?yīng)的關(guān)系對應(yīng)格局。總體生產(chǎn)穩(wěn)定受控。

表3 2013年轉(zhuǎn)爐-鑄機匹配關(guān)系

4.3 區(qū)域消耗降低

通過L3WEB平臺及數(shù)據(jù)挖掘平臺,配合各種保證措施,經(jīng)過不斷努力,區(qū)域鋼鐵料消耗、輔料消耗大幅度降低。2008年以前,活性石灰消耗在26.58kg/t鋼,到2013年,活性石灰消耗在22.75kg/t鋼,降低了3.83kg/t鋼。2008年以前,轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗在1 047.12kg/t鋼,到2013年,轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗在1 033.65kg/t鋼,降低了12.47kg/t鋼。

4.4 現(xiàn)代企業(yè)形象良好

通過各種系統(tǒng)構(gòu)建,清晰的信息化體系業(yè)已形成,人性化、可操作、適宜的L2過程管理系統(tǒng)及L3生產(chǎn)管理系統(tǒng)良好運轉(zhuǎn), L3WEB平臺及數(shù)據(jù)挖掘平臺信息化管理支撐系統(tǒng)成功運行。該廠生產(chǎn)整體受控,消耗降低,改鋼受控,快捷經(jīng)濟生產(chǎn),具備發(fā)展后勁,現(xiàn)代企業(yè)形象確立。

5 結(jié)論

(1)攀鋼釩煉鋼廠冶煉單元含有復雜混合流程,利用信息化手段彌補了物流不暢問題,在L3層面建立提釩與轉(zhuǎn)爐煉鋼工序間適宜的聯(lián)結(jié)方式,即鐵水/半鋼分配系統(tǒng),使提釩與煉鋼信息有效溝通,解決方案有效,管住了流程,生產(chǎn)基本順行,成效顯著。

(2)為降低攀鋼釩煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煉鋼冶煉單元的生產(chǎn)管理難度,在L3WEB系統(tǒng)上大量采用從轉(zhuǎn)爐到鑄機的數(shù)據(jù)勾連,解決了生產(chǎn)中的緊要問題。進一步解決了攀鋼釩煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煉鋼冶煉單元的生產(chǎn)管理難度和影響生產(chǎn)的各種要素,為決策提供了方向。在數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)(DM)上合理確立多維條件,定位準確,手段有效,管理水平大幅度提升,整體信息化水平提高,在產(chǎn)量規(guī)模增加的同時,質(zhì)量水平受控,并不斷改善。

(3)攀鋼釩煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煉鋼冶煉單元的信息化系統(tǒng)的成功應(yīng)用經(jīng)驗,給有相同復雜情形的鋼廠的信息化建設(shè)提供了范例。

Production Manage Informationization System of Converter Melting Unit Having Complex and Mix Route Solve Scheme

ZHAO Qi-cheng
(Vanadium Recovery and Steelmaking Plant of PZH Steel,Panzhihua 617062 Sichuan,China)

The PSV converter steelworks having making steel by enrichment element integration utilize,having 600×10^4 ton annual after reconstructing,holding 5 series desulfurize equipments、2 series recovery vanadium equipments、5 series steel melting converters equipments、5 series casting and refining equipments,attributing differ area,having complex technics flows and routes,getting acrss optimizing and improving on L2 and L3 systemutilizing L3WEB system and data mine system flat roof of in reason and comprehend projects,converter smelt cell locating middle tache move better,controled by entire converters to casting machine flows.

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TP273

:A

1001-5108(2015)03-0008-06

趙啟成,工程師,主要從事煉鋼精煉方面的工作。