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自动化让炼钢“最后一公里”更安全高效
发布时间:2019-06-30 08:06

  在6月13日~6月14日召开的由西马克与首钢股份联合主办的2019年全国炼钢厂电气自动化推介会上,西马克中国公司总裁兼首席执行官泰伦结合中国钢铁行业的形势,谈了对自动出钢的看法。他认为,与传统出钢模式相比,自动出钢会更安全、更高效。

  泰伦指出,中国钢铁企业开始从大规模粗放式的生产模式向高品质、高质量、高清洁的生产模式转变。一方面,随着废钢资源增加,中国的高炉炼铁长流程模式会逐步转向更智能、更清洁的电炉炼钢方向发展;另一方面,在中国,转炉炼钢仍起主导作用。

  北京首钢股份有限公司炼钢作业部副部长刘风刚在致辞时表示,首钢迁钢秉承开放创新共享的理念,将迁钢一年来的工作经验,以及与西马克集团一起开发自动化、智能化产品的经验与同行分享。

  “目前钢铁行业不但面临全球产能过剩、原材料价格波动、贸易冲突、关税壁垒等严峻的外部形势,而且面临着订单多样化、小型化及客户需求提前预判等急迫的内部挑战。” 西马克集团电气自动化事业部炼钢连铸与环保部副总裁莱纳库岑表示,“要应对挑战,钢铁企业就要做好经济成本、原料成本管理。”

  自动化生产是钢铁企业降低成本的重要手段。目前,炼钢企业自动化的程度不高,发展潜力十分巨大。西马克集团开发的带有工业4.0属性的自动出钢模型已经在迁钢成功投入运行。该模型不仅考虑了出钢过程本身,也集成了大量的安全预防措施,确保在出钢过程中,即使有意外情况发生,也可以保证人员及设备的安全。

  不仅如此,西马克集团还开发了不需要副枪就可以控制钢液成分及温度的转炉炼钢模型,以及可横跨炼铁、炼钢、精炼区域不同工位间的全流程能源优化和生产过程优化模型等的全流程产业优化方案,为智能炼钢提供全方位的支持。

  “传统出钢工艺智能化控制水平低,往往需要人工操作。人工出钢不但存在操作环境高温、多粉尘等安全风险,而且存在操作人员差异大容易导致的出钢质量不稳定等质量问题。这些传统出钢工艺的缺陷一直困扰着钢铁行业。”刘风刚表示。

  莱纳库岑指出,当前钢包流转大部分是由人工进行操作。在流转过程中,人们往往依据经验对钢包进行选择,在钢厂规模过大、钢包过多的时候就容易产生问题。有的操作工为了使钢水温度不至于过低,会在之前的每一个工序流程上故意上调出钢温度来达到上台前温度以适合浇钢的要求,但多余的温度损失和能量消耗将增加成本。

  莱纳库岑认为,要解决这方面的问题可以从以下几个方面入手。比如,钢包的热容及耐材信息要准确,钢包优化的目标温度一定要合理,钢包的使用率一定要合理,运输时间也要准确把握。这样才可以达到增加产量的目的,同时减少能源消耗。

  刘风刚指出,自动出钢控制理念能够对设备运行状态进行实时监控,对异常情况做出反馈,保障自动出钢始终能够在安全的环境下运行,保证出钢操作的稳定与高效,满足不同炉况、不同钢种、不同工艺对出钢序列的要求。通过视频监控系统对出钢状态进行监控,并利用图像识别技术,对出钢过程中的干扰进行甄别,并对自动出钢程式做出优化,最终达到自动出钢、生产创效的目的。

  自动化出钢的条件目前成熟了么?答案是肯定的。目前,在冶金行业可以利用钢包识别技术、激光定位、3D激光扫描等技术实现自动化生产。莱纳库岑表示,西马克的钢包管理系统会把钢包通过钢包定位技术在正确的时间放在正确的位置上。这将最大限度地优化生产流程,缩短加工时间;当天车在最佳条件下运行时,也将减少磨损;明确的钢包路径和方式意味着安全性的提高。

  炼钢自动化需要很多辅助系统,如自动天车系统。有了自动天车系统,就可以扩展实现诸如钢包运输、兑铁水、加废钢等工序的自动化。

  此外,自动出钢过程也需要智能机械手臂,从而取代员工进行测温取样。这样,就可以通过结合钢包流转流程和自动加废钢兑铁水的流程达到炼钢自动化。

  自动出钢在业界备受关注。西马克中国电气自动化事业部副总裁石岱峰分析了出钢的步骤,并介绍了应用X-pact?自动化系统的自动出钢过程和自动出渣过程。在自动出钢的过程中,X-pact?自动出钢会同步控制转炉倾动位置,钢包车位置、同时X-pact?自动出钢还会组合控制合金溜槽钢包加料、挡渣机沟挡渣。

  据石岱峰介绍,X-pact?自动出钢系统的组成为钢渣车、挡渣机构、合金溜槽、转炉倾动、钢包车带称重、炉衬轮廓测量、摄像头系统、下渣检测系统、激光测距仪、PLC(可编程逻辑控制器)、无线面板(选项)、操作台等。X-pact?自动出钢具有减少下渣量、缩短出钢时间、钢包加合金成分均匀化、最小化人员配置、改善工作环境与人员安全、增加复用性、减小齿轮箱压力、提高收得率等优点。

  如何保证出钢过程中的安全性?如果转炉的环境不理想,那么会导致在生产过程中部分传感器被烧毁。X-pact?的系统针对转炉生产情况,在信号正常时 ,采用正常的生产模式,在部分传感器的信号有问题的时候,则会触发相应的生产模式,同时还有确保安全出钢的措施。要是生产发生问题,最先确保的是安全,亿万先生,例如出钢过程中发生了溢钢,转炉会马上停下,看情况决定下一步是继续出钢还是进行安全保障。为了保障安全生产,西马克设计了3种不同类型的出钢模式,系统会获得转炉出钢的出钢重量数据。如果现场信号都正常,系统的模型就会根据出钢口炉衬的侵蚀情况和钢水静压力,计算出钢水正常进入钢包的转炉出钢角度。当转炉可用信号减少时,可以使用基于出钢重量的参考曲线控制出钢的角度。当钢包车称重信号不可用时,可以使用基于出钢时间的参考曲线控制出钢角度。对于炉口溢钢渣或者钢水的情况,操作人员则可以通过摄像头检测,在确保安全的同时将出钢工序进行下去。

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