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Steel Industry Dgitalization II: Digitalization of Production ProcessesTime：2022-04-02 导语 前文《钢铁行业数字化转型：以智慧驱动生产力》总结了当前我国钢铁行业的数字化转型要求与面临痛点，并简单例举和介绍了钢铁行业的数字化案例。在此对我国钢铁制造过程中的部分数字化应用进行罗列、归纳，望起到一些参考作用。 1 料场智能化 料场智能化涵盖智能配料、堆取料机无人值守、智能储运、皮带无人值守等应用。现有较完整的案例包括晋南钢铁与中冶南方合作原料场智能料场技术成功投用、宝钢在中冶赛迪协助下打造湛江智能环保原料场等。 图：《宝钢湛江智能环保原料场工程，业内首套智能原料场》，中冶赛迪 以宝钢湛江料场为例，通过智能化手段，料场每年节约电能约500万千瓦时，并提升20%的作业效率，降低70%的人力成本。并且从环保领域来看，每年通过减少的物料损耗、降低物料含水率、降低生产能源消耗等方面可为企业节约成本上亿元。 ① 堆取料机自动化 图：《厉害了！国内首个无人操作数字料场投用》，世界金属导报 以马钢港务原料总厂堆取料机应用为例，实现料场精细化管理；生产效率提高20%，其中自备码头岸线利用率高于平均值2倍以上；混匀矿稳定指标处于行业最好水平。 ② 数字化3D料场 中冶南方自主研发的智能料场技术在晋南钢铁原料场成功投用，其中包含3D数字料场，实现料场远程监控及虚拟漫游，自由查看料场运行情况。通过读取数字料场点云数据，实时展示料场三维轮廓；与现场数据交互，实时展示堆料种类及重量信息，并实时三维展示堆取料装备运行状态。通过展示关键设备状态参数及关键参数历史趋势，为远程运维奠定基础。 图：《厉害了！国内首个无人操作数字料场投用》，世界金属导报 ③ 储运数字化 以酒钢储运智能化料场为例，该项目完成岗位优化配置45人，产生直接经济效益450万元；储运部每年节约盘库、倒运费约40万元；每年可减少损失和质量异议抽检、异议处置、复检费用500-600万元。 东海特钢的智能储运料场应用达到了较好的环境友好水平提升，厂内部署大型全封闭环保料棚及配套运行系统，每个料棚内部安装20台以上的微米级干雾抑尘设备+出入车道设置8套洗轮机。一年可以减少排放一氧化碳40吨、氮氧化物50吨、颗粒悬浮物100吨。 图：《全省首家！东海特钢数字智能储运系统项目 推动钢铁行业转型升级、绿色发展》，九派新闻 2 烧结、球团过程数字化转型 ① 烧结过程智能监测与诊断 鞍钢集团开发烧结机漏风率智能在线监测系统，投用后1号烧结机漏风率明显下降，平均月降本近百万元。同时，鞍钢与东北大学联合开发出烧结系统混合机智能点检在线监测系统可实时采集设备关键部位的振动、温度、转速、图像信号，实现故障的智能诊断，可有效降低设备事故发生率。 图：《【钢厂动态】数字鞍钢！烧结混合机智能点检在线监测系统投用！》，中国炼铁网 ② 堆取料机自动化 以宁钢烧结智能控制系统为例，原系统优化后，平台提供了统一的进程间通讯方式、高效日志管理方法，完成一级数据读写接口、快速数据的采集和高效的数据压缩算法等功能。在平台提供开发环境下，通过大规模重用，支撑过程控制系统的研发，保证稳定、高效、快速地搭建冶金过程控制系统的同时，降低开发风险、优化生产过程。 图：《世界金属导报》10期 B16 ③ 脱硫脱硝过程数字化 技术、应用案例包含中钢天澄与新钢集团合作实现的烧结机烟气超低排放改造项目—脱硫脱硝工程、清新环境为玉昆钢铁打造的脱硫脱硝项目、已在宝钢、湛钢、武钢、永洋等钢企得到应用的中冶长天烟气循环烧结技术，及镭目智能脱硫系统等。 3 炼铁数字化转型 近年较成功案例有龙门钢铁炼铁工序智能制造、宝武马钢炼铁系统结构优化、包钢首个炼铁智能制造试点项目、河钢承钢炼铁高炉冶炼智能化等。 ① 远程炉前一键控制 参照鄂城钢铁高炉炉前智能化项目，其实现了炉前标准化作业，改善了炉前作业环境，减少人工作业带来的差错及风险，优化人力资源配置，优化炮泥利用率，提高生产效率，降低运营成本，并避免发生生产安全事故，是“一键开铁口”、“远程+一键” 的复合式应用。 ② 高炉专家系统 目前，攀钢、沙钢、昆钢、重钢和南钢引进奥钢联高炉专家系统；宝钢与复旦大学合作开发了炉况监视和管理系统；武钢与北京科技大学合作研发1号高炉专家系统；首钢开发有人工智能高炉冶炼专家系统；南钢与重庆大学合作开发了高炉操作管理系统。 图：《中冶京诚智能制造系列报道：钢铁工业全流程智能过程控制系统》，冶金自动化 4 铁水智能化 ① 铁水预处理数字化 近年案例有宝钢湛江铁水预处理3号KR实现全自动化全模型化生产、梅钢铁水预处理一体化智能高效化管理、板材钢铁厂铁水预处理一键喷吹等。 图：《智造梅钢┃国内首创三项技术，铁水预处理实现一体化智能高效化》，梅山钢铁 梅钢铁水预处理系统以自动倒罐、一键脱硫、智能扒渣三项技术为核心，通过自动化的作业管理、智能化的工艺管理、信息化的过程管理，提高了铁水预处理生产效率、稳定性及产品质量，降低了人工干预程度和员工劳动强度。 ② 智慧铁水运输系统 以中冶赛迪实现项目为例，2020年宝钢湛江钢铁智慧铁水运输系统上线投运后，2021年再承接包钢智能铁水运输改造项目。在包钢项目中，系统以人工智能为核心，形成铁水运输智能化调度，包含智能调度系统、数字孪生系统、设备保障系统和数据分析平台四个子系统。 图：《宝钢湛江智慧铁水运输系统，世界首套智能铁水运输系统、行业首个钢铁人工智能项目》，中冶赛迪 5 智能炼钢 以莱芜钢铁无人工干预智能炼钢技术为例，项目投产后，转炉炼钢产能首次突破800万吨，其中新区产能提高了10.4%。品种钢数量占比达到近七成；两区铸坯合格率达到99.92％，成功开发并批量生产了门架槽钢高强钢、贝斯钢等30余个新钢种。 ① 加料自动化 以西昌钢钒转炉加料系统为例，经过一年多的实施，目前下料控制偏差已由之前的一次20公斤至30公斤下降到了现在3公斤以内。不仅有效避免了人工凭经验操作带来的配料误差，使钢水成分控制精度大幅提升，而且维护过程也更加简单便捷，提高了转炉生产效率。 ② 炼钢自动化 目前案例有安钢1号转炉一键式自动化炼钢、中冶南方“一键炼钢”技术、镭目智能炼钢系统炼钢自动化、宝钢3000米距离远程一键炼钢等。 图：《AI＋钢铁：中国宝武董事长3000米外一键炼钢》，澎湃新闻 ③ 料场数字化应用：储运数字化 应用案例包括沙钢转炉炼钢厂特钢车间120t转炉自动出钢项目、宝钢股份直属炼钢厂4号转炉全自动无人化出钢项目、武钢与中冶南方合作的全自动出钢解决方案等。 以武钢项目为例，替代人工出钢操作，实现一键自动出钢，解放工作人员，实现转炉出钢操作的自动化和无人化，大大提高转炉生产安全性；并且大幅加快出钢速度，缩短炼钢周期，提高钢水温度。 6 铁、钢包跟踪调度系统 目前国内大多数钢厂对铁包、钢包等主要容器却还是利用传统人工方式进行粗放管理。因此行业也开展了相关探索，应用案例有科远智慧旗下南京闻望与山东钢铁、东北特钢、沙钢、荣程钢铁等实现多个铁钢包跟踪项目；北京首钢自动化与首钢京唐公司合作实现铁包跟踪系统；鞍钢一炼钢厂钢包跟踪系统等。 以闻望铁钢包跟踪项目为例，能够最大程度上预防穿包事件的发生；缩短运转周期，减少热量损失，减少污染排放；显著减少流转包的数量和重复加热的费用。 图：《南京闻望携手天津荣程钢铁，共建高效能铁钢包跟踪系统》，科远智慧 7 智能连铸系统 智能连铸系统涉及大包自动开浇、中间包自动开浇、结晶器专家控制、铸坯质量控制、铸坯管理等技术应用。有关整体化实现智能连铸的案例，在此介绍实现数字化设计、数字化交付、数字化运维的宝钢工程全数字化智能连铸系统。 图：《宝钢工程打造全数字化智能连铸机》，世界金属导报 ① 连铸智能开浇 目前案例有宝钢连铸浇钢远程一键操作、镭目协助韶钢炼钢厂打造的连铸大包自动浇钢项目、武钢一键开浇、宝钢工程联合沙钢实现的连铸无人化浇钢项目等。 以沙钢为例，应用后机器人代替人工完成长水口安装拆卸、清洗、烧氧及中间罐测温取样等功能；有效减轻劳动强度，减少作业人数，提升工作效率。 ② 连铸质量智能控制 以中冶南方为例，其开发连铸质量智能控制系统（WisCC）以过程控制模型和过程管理模型为核心，实现对连铸生产全过程动态调整的智能化管控系统。 8 智能轧钢 轧钢分为冷轧和热轧，从应用来看，当前应用于热轧的数字化探索更多。 ① 智能热轧钢 图：《宝钢股份1580智能车间是如何打造出来的？》，搜狐网 以宝钢1580热轧示范产线为例，项目应用后，行车全自动投入率稳定在98.5%以上，减少了全部20个行车操作工和地面库管理人员，板坯库倒垛率提升了一倍，项目完工后，平均日产量还能提升15%至30%。 同时，有关热轧钢的数字化应用，在此以智能加热为例，案例有阿里云工业大脑与成渝钒钛实现的加热炉优化解决方案；马钢技术中心研发的炉顶取气式轧钢加热炉分段燃烧监测控制系统；镭目与马钢、沙钢、马鞍山钢铁合作实现的轧钢智能加热系统等。 8.2 料场数字化应用：数字化3D料场 中冶南方与涟钢冷轧合作打造了全厂智能高效集控中心，沙钢冷轧厂酸轧1#、2#线，硅钢1#、2#线等6条产线改造进行中，通钢冷轧项目智能化改造立项，京首钢股份有限公司硅钢一冷轧智能工厂立项。 在此介绍业内发展较成熟的宝钢冷轧C008智能工厂，其包含智能装备、智能感知、远程集控、智能模型、安全能环、智能管理，已初步建成以自动化、无人化、数字化、智能化为特征的冷轧黑灯工厂。 实施完成后车间劳动效率提升35%，机组产能提升20%，吨钢能耗下降18%，吨钢综合污染物下降30%、吨钢加工成本下降16% 图：《宝山这家企业入选沪上首批智能工厂》，潇湘晨报 9 炼铁、连铸、轧钢一体化 当前国内已有一体化管控案例包括中冶赛迪与宝武韶钢合作实现的铁钢轧一体化管控、中冶赛迪为马钢打造的炼铁智控中心（全球最大）、建龙阿钢智控中心等。 以韶钢为例，将钢企4平方公里内的8道生产工序、30个系统和42个中控室整合融入1600平方米的智慧中心操控室内远程操控。平均日产量提高500吨，产能效率提升40%，总体劳动生产率提升近40%。 图：《建龙集团阿钢智控中心投运，向数字化企业转型迈出新的一步》，建龙钢铁建设者 总结 诚如沙钢集团有限公司副总经理马毅所言，“目前全行业都没有一条成熟的智能制造生产线，大家都处于摸索的阶段，有的企业行车定位做得比较好，有的在加热炉这块做得比较好，但没有一条从炼铁、炼钢到轧钢的完整的生产线。” 钢铁行业的智能制造正在稳步发展过程中。 |
