馬鋼四鋼軋鋼包信息化系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

摘 要： 為提升鋼包管理水平，改進(jìn)鋼包熱狀況，降低鋼水出鋼溫降，減少生產(chǎn)成本，實現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)能降耗及降本增效要求，馬鋼第四鋼軋總廠依托在線MES開發(fā)了鋼包信息化系統(tǒng)。在鋼包周轉(zhuǎn)和管理的基礎(chǔ)上，提出鋼包信息化的設(shè)計思想，構(gòu)建了整個鋼區(qū)對鋼包的可視化跟蹤，鋼包狀態(tài)與鋼包參數(shù)的信息化共享，實時的掌握鋼包的信息，有效的提高了鋼包的紅罐周轉(zhuǎn)率，減少了1～2個鋼包的周轉(zhuǎn)，降低了能耗與節(jié)約了成本。

關(guān)鍵詞： 鋼包信息化；鋼包；配包；溫度

文獻(xiàn)標(biāo)示：B

引言

鋼包作為鋼水運(yùn)轉(zhuǎn)的載體，有機(jī)的鏈接著轉(zhuǎn)爐、爐外精煉和連鑄生產(chǎn)工序。其管理和調(diào)度對鋼廠的運(yùn)行優(yōu)化與節(jié)能降耗有著重要的影響[1]。鋼包作為煉鋼廠生產(chǎn)過程中的載體，其周轉(zhuǎn)、調(diào)度直接影響著煉鋼廠的工序銜接和生產(chǎn)效率，對鋼包狀態(tài)的動態(tài)跟蹤和管理能有效地掌握煉鋼生產(chǎn)的節(jié)奏和物流實時動態(tài)，通過鋼包運(yùn)位置、熱狀況和生產(chǎn)鋼種為煉鋼持續(xù)高效的生產(chǎn)提供了必要的手段，同時也為全場鋼包的實時管理提供了寶貴的現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)[2]。

因此，建立信息化的鋼包管理系統(tǒng)是十分有必要的，以馬鋼四鋼軋鋼包周轉(zhuǎn)體系為研究對象，構(gòu)建了鋼包信息化系統(tǒng)，達(dá)到對鋼包的可視化跟蹤，鋼包熱狀況、鋼包生產(chǎn)鋼種與鋼包參數(shù)的信息化共享，隨時隨地的掌握鋼包的信息，并建立共享數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)鋼包信息在煉鋼廠內(nèi)的有效傳遞，有效的縮短鋼包的停等待時間，減少了鋼包的周轉(zhuǎn)數(shù)量，提高了鋼包的紅罐率，降低了出鋼溫降和成本。

1、鋼包周轉(zhuǎn)過程的分析

鋼包運(yùn)行分為空包行走和重包行走兩部分。重包運(yùn)行是指鋼包承接轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水，在合金微調(diào)站接收合金微調(diào)處理，根據(jù)工藝的需要，選擇處理路徑（LF、RH或雙聯(lián)），完成成分和溫度的精確控制后在連鑄臺上完成澆筑成坯。空包運(yùn)行是指澆鑄完成后，鋼包經(jīng)行車吊運(yùn)到在線鑄余渣處理工位，對鑄余渣進(jìn)行在線處理、回收、熱修等。在熱修工位過程中，鋼包要經(jīng)過燒洗、換水口、裝滑板和引流沙等操作，然后根據(jù)生產(chǎn)計劃和鋼包狀態(tài)判斷鋼包熱狀況確定其周轉(zhuǎn)計劃。

2、鋼包管理系統(tǒng)的功能

鋼包信息管理系統(tǒng)跟蹤在鋼包管控系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，其利用三級MES、行車稱重技術(shù)等對煉鋼生產(chǎn)的所有爐次進(jìn)行去向跟蹤，達(dá)到主要鋼水傳遞的自動跟蹤，并按生產(chǎn)計劃組織生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，實現(xiàn)煉鋼-精煉-連鑄生產(chǎn)自動化的管控目標(biāo)。如表1所示為馬鋼四鋼軋鋼包信息化應(yīng)用模塊。

表1 鋼包管理系統(tǒng)模塊表

通過鋼包管理系統(tǒng)可以將鋼包耐材、廠家、包齡、烘烤的時間、冶煉鋼種、停等待時間和盛鋼時間等鋼包數(shù)據(jù)建成共享 的鋼包信息看板，不僅便于轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄等崗位人員查詢，還可以為技術(shù)人員及時準(zhǔn)確的查詢和分析鋼包信息奠定了基礎(chǔ)。

3、鋼包信息化管理系統(tǒng)

鋼包的有序運(yùn)轉(zhuǎn)是鋼區(qū)煉鋼連鑄生產(chǎn)調(diào)度的重要環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)爐出鋼至連鑄澆注的多道工序都是通過鋼包承接完成的，很多鋼種需要經(jīng)過LF或者RH工序然后到連鑄澆注，澆注結(jié)束后還有翻渣，傾翻臺等操作工序，鋼包的調(diào)度是否順暢直接影響了后道工序和生產(chǎn)計劃的順利進(jìn)行，對銜接生產(chǎn)物流狀態(tài)、平衡各工序負(fù)荷、提高生產(chǎn)效率和節(jié)能降耗都有重要作用。

目前馬鋼第四鋼軋廠煉鋼區(qū)域生產(chǎn)設(shè)備包括3座300噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、3座合金微調(diào)站、2座雙工位LF精煉爐、2座雙工位RH精煉爐、3臺薄板坯連鑄機(jī)。所冶煉鋼種涵蓋合金微調(diào)站直上連鑄工藝、LF上連鑄工藝、RH上連鑄工藝、以及LF+RH雙聯(lián)工藝上連鑄澆注。目前，生產(chǎn)過程中鋼包的調(diào)度工作基本依靠當(dāng)班操作人員對講機(jī)和電話聯(lián)系完成，合金微調(diào)站、LF、RH各工序在位鋼包何時出站、連鑄在線澆注的鋼包何時能夠澆注完畢、轉(zhuǎn)爐何時需要歸罐出鋼等信息完全依靠當(dāng)班操作人員通過對講機(jī)和電話來獲取相關(guān)信息，且信息處理能力因人而異，在生產(chǎn)組織上特別被動?；诖私摪畔⒒芾硐到y(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、鋼包運(yùn)行管理、生產(chǎn)工序管理、跟蹤管理、報表管理等功能模塊。以實現(xiàn)鋼包的可視化管理，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量管控效率。

3.1 鋼包信息的數(shù)據(jù)維護(hù)

馬鋼第四鋼軋總廠生產(chǎn)的鋼種達(dá)到300多種，不同的鋼種之間對敏感元素的要求很高，鋼包作為鋼水的承接器皿，對上下鋼種間的使用會造成鋼水的污染，從而導(dǎo)致鋼坯質(zhì)量損失。為了降低這一損失，我們增加了對特殊鋼中的鋼包的需求維護(hù) ，特定鋼種只能使用規(guī)定的鋼包，有效降低了因鋼包導(dǎo)致的鋼水質(zhì)量問題，提高了的鋼水內(nèi)控合格率。

3.2 鋼包管理

馬鋼第四鋼軋總廠鋼區(qū)在鋼包信息系統(tǒng)投用之前，鋼包信息傳遞采用紙質(zhì)記錄方式，工序（包括轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄、熱修、冷修）間的鋼包信息交換通過無線通訊方式，經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確和傳遞效率低等問題，同時查閱鋼包信息工作量大，繁瑣，生產(chǎn)人員不能實時準(zhǔn)確掌握所有鋼包的運(yùn)行狀態(tài)和位置等信息，容易導(dǎo)致煉鋼生產(chǎn)組織的混亂；鋼包管理信息系統(tǒng)運(yùn)行后，實現(xiàn)了鋼包的全過程跟蹤，包括位置和熱狀態(tài)、渣線、熔池等信息，鋼包周轉(zhuǎn)個數(shù)由以前的17個減少為15個左右。鋼包管理系統(tǒng)包括：熱修管理、歸罐管理和冷修管理。

1、熱修管理

熱修管理鋼包工序操作主要操作是對鑄余渣進(jìn)行在線回收、翻鑄余、檢查鋼包包口、燒洗透氣磚、檢查滑板、檢查上下水口、裝填引流沙和確認(rèn)殘鋼量等重要的鋼包備周轉(zhuǎn)操作。

2、歸罐管理

鋼包歸罐時主要要考慮的生產(chǎn)鋼種、路徑和鋼包耐材壽命等。這些因素以規(guī)則推理機(jī)的方式實現(xiàn)，主要規(guī)則如下：

（1）只有處于運(yùn)行、待用和在線烘烤狀態(tài)的鋼包可以參加選配；

（2）待選鋼包按照待用、在線烘烤和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行排序，對于待用狀態(tài)的鋼包，按照鋼種、工藝路徑和鋼包要求進(jìn)行排序；

（4）待選鋼包必須滿足渣線使用次數(shù)、熔池使用次數(shù)、上水口使用次數(shù)、下水口使用次數(shù)、滑板使用次數(shù)、透氣磚使用次數(shù)的安全要求；

（5）同一類的鋼包按照綜合熱狀況進(jìn)行選擇使用。

3、冷修管理

冷修操作包括鋼包耐材的維護(hù)和鋼包烘烤監(jiān)測，實現(xiàn)對烘烤過程的實時監(jiān)控，尤其烘烤溫度和時間的監(jiān)控，將監(jiān)控信息連接進(jìn)入鋼包狀態(tài)跟蹤及周轉(zhuǎn)信息綜合管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對烘烤過程的實時監(jiān)測；

3.3系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)勢

1、減少了鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量

鋼包信息化系統(tǒng)應(yīng)用生產(chǎn)后，統(tǒng)計得到的鋼包運(yùn)行優(yōu)化結(jié)果如表2所示。

表2 鋼包信息化系統(tǒng)應(yīng)用前后鋼包周轉(zhuǎn)率和鋼包數(shù)量對比

由表2可知，系統(tǒng)應(yīng)用后加快了鋼包的周轉(zhuǎn)率，日產(chǎn)爐數(shù)67-81爐的鋼包周轉(zhuǎn)率由4.41爐/個提高到5.15爐/個以上，并且優(yōu)化了鋼包數(shù)量，其中優(yōu)化最大鋼包數(shù)量為0.64個，平均優(yōu)化鋼包數(shù)量0.57個。

2、降低了轉(zhuǎn)爐鋼水出鋼溫度

鋼包信息化系統(tǒng)應(yīng)用前后，IF鋼轉(zhuǎn)爐鋼水出鋼溫度對比如表3所示。

表3 IF鋼轉(zhuǎn)爐鋼水出鋼溫度對比

由表3可知，通過鋼包信息化系統(tǒng)的管理，有效的提高了鋼包的紅罐率，強(qiáng)化了煉鋼過程鋼水溫度控制精度，降低了轉(zhuǎn)爐出鋼溫度，平均降低16℃左右，從而有效的降低了能源消耗。

5總結(jié)

本文通過鋼包信息化系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)了對整個鋼區(qū)鋼包的可視化跟蹤以及鋼包狀態(tài)與鋼包參數(shù)的信息化共享，可以隨時隨地掌握鋼包的信息，提高了鋼包管理的自動化水平，主要得到以下結(jié)論：

1、通過鋼包信息化的應(yīng)用減少了1～2個鋼包的周轉(zhuǎn)，降低砌包和修包成本，節(jié)約資金使用。

2、通過鋼包信息的可視化查詢可以看出每個工位上的鋼包號、對應(yīng)鋼種、進(jìn)站時間、出站時間等，可以實時掌握煉鋼廠內(nèi)任一鋼包的運(yùn)行狀態(tài)和位置信息，及時有效的調(diào)配鋼包。

3、主動控制鋼水溫度，提高鋼水到達(dá)連鑄中間包的溫度命中率，穩(wěn)定澆注溫度，實現(xiàn)恒速澆注，改善鑄坯質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 畢英杰.MES的整體構(gòu)架及在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用[J].控制工程，2005，12（6）：530-532.

[2] Sistilli ER，Erny EL. Computerized steel ladle tracking[C]//The ISS 76th Steelmaking Conference. Dallas：[s.n]，1993：63-66.

作者簡介：張雷 （1980- ），男，安徽阜陽人，碩士研究生，主要從事爐外精煉工藝方面工作。