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自动出钢更安全更高效

发布时间:2019/6/25  责任编辑:www.itb97.com  点击次数:935

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6月13日~6月14日,由西马克与首钢迁钢股份联合主办的全国炼钢厂——电气自动化推介会2019在首钢迁钢安会议中心举行。

西马克中国公司总裁兼首席执行官Norbert THEELEN致开幕辞。他向大家介绍了西马克公司集团在中国的历史,并分析了中国钢铁行业的形势。他指出,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、高清洁的钢生产模式转变。随着废钢资源增加,中国的高炉炼铁长流程模式逐步转向更智能、更清洁的电炉炼钢方向发展。另一方面,中国的转炉在炼钢起主导作用的位置。“西马克集团希望让在中国的钢铁企业的生产更高效、更环保。”Norbert THEELEN表示。

  

图为西马克中国公司总裁兼首席执行官Norbert THEELEN发表致辞

北京首钢股份有限公司炼钢作业部副部长刘风刚在会上致开幕辞。他表示,首钢迁钢秉承开放创新共享的理念把将迁钢这一年做的包括和西马克集团一起开发的自动化智能化的经验向国内同行分享和交流,给同行提示和启发。

 

图为北京首钢股份有限公司炼钢作业部副部长刘风刚发表致辞

“目前钢铁行业面临全球产能过剩、原材料价格波动、经济危机、贸易冲突与关税等严峻形势,也面临多样化小型订单,企业需要提前预判的挑战。” 西马克集团电气自动化事业部炼钢连铸与环保部副总裁Reiner Kuelchen先生表示,“钢铁企业需要做好经济成本、原料成本的管理,才能应对市场上的挑战。”

  

图为Reiner Kuelchen发表演讲

而让钢铁企业自动化生产是降低企业成本的重要因素之一。 西马克集成机械设计、电气设计,而且有自己的X-Pact®平台,所有的产品都是在此平台的框架下衍生开发出来。

目前,炼钢自动化的程度不高,提高炼钢自动化程度是行业的机会所在。西马克开发了带有工业4.0属性的自动出钢模型,也开发了全流程的产业优化方案。目前,炼钢自动化的程度还有待提高,智能炼钢是行业的机会所在。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国内迁钢成功投入运行。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,生产过程优化模型等等的全流程产业优化方案,为智能炼钢提供全方位的支持。


传统出钢的痛点

“传统出钢工艺的固有缺陷是出钢操作环境、存在高温、粉尘、灼烫风险;不同操作员之间差异性较大,出钢操作不稳定;人工操作失误往往会带来质量、安全事故;岗位劳动强度大;出钢操作智能化控制水平低。”刘风刚表示。

在Reiner KUELCHEN看来,当前钢包流转大部分是由人工进行操作。钢包在流转过程中,钢包的选择多数依据人们的经验,有经验的操作工流转的效益高一点。如果钢厂规模过大或者钢包过多的时候就容易产生问题。有的操作工为了达到上台的钢水温度不至于过低会在往前的每一个工序流程上故意增加出钢温度来达到上台前温度保证适合浇钢的要求,但是这也意味着多余的温度损失和能量消耗,成本增加。

Reiner KUELCHEN认为要解决这方面的问题就要考虑如下的因素:比如钢包的热容及耐材温度信息要准确、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,自动出钢控制理念是:能够对设备运行状态进行实时监控,异常情况作出做出反馈,保障自动出钢始终能够在安全的环境下运行;将出钢操作回归成PLC程式,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;自动出钢达到设计目的,指导生产创造效益。

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、激光起重机定位、3D激光扫描等技术实现自动化生产。

钢厂的生产流程是:接到客户的订单以后会制订生产计划。生产计划节奏下发以后,工厂开始进行生产,转炉就会根据生产计划进行生产,并和工厂的生产计划进行实时通讯,动态调整。

“如果企业拥有西马克的钢包管理系统后,生产会更加顺畅。” Reiner KUELCHEN表示,该系统会将钢包通过钢包定位技术在正确的时间放在正确的位置上。在这过程中,钢包需要运转被运输,自动钢包的运转输也十分重要,其优势是:优化生产流程,缩短加工时间;天车起动机在最佳条件下运行,从而减少磨损;明确的钢包路径和方式以及,安全性的提高。

转炉(BOF)的生产过程需要很多辅助系统功能——自动天车系统起重机移动。有了自动天车系统,就可以扩展实现例诸如,钢包运输、兑铁水、加装料、废钢等工序的自动化装料。

不过需要注意的是,欧洲和中国的相关法律法规要求是:只有半自动运转移动是可行的。天车起重机操作员必须监控自动天车的起重机移动。这种监控也可以通过远程控制来实现(例如,操作员坐在远程控制室中,通过摄像头监控控制天车起重机);操作员需要在危险情况下接管控制权;在半办自动天车起重机运行时,在0米平台的天车(在起重机区域内,)必须可以进行人为有人自由操作。

西马克集团对钢包天车的设计方案是:首先拿到厂房企业的图纸,在图纸上标识出哪些是钢包位,并定义哪些是天车的起包位,哪些是天车的落包位。根据企业厂房内内的设备分布,设计钢包的移动路径,避开障碍物。

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。通过结合钢包流转流程和自动加废钢兑铁水的流程可以达到炼钢自动化。

自动出钢的两大部分

“自动出钢包括两大部分,一是自动出钢过程,二是自动出渣过程。”西马克中国电气自动化事业部副总裁Christoph STAPPENBECK分析了出钢的步骤,并介绍了X-pact®自动出钢过程。

  

图为Christoph STAPPENBECK介绍X-pact®自动出钢

X-pact®自动出钢具有减小下渣量、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、减少齿轮箱压力、提高收得率的效果。

自动出钢在业界备受关注。 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,钢包运输车位置。同时X-pact®自动出钢还会组合控制合金溜槽钢包加料、档渣机沟档渣。

据Christoph STAPPENBECK介绍,X-pact®自动出钢的系统组成为钢渣车、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系统;无线面板(选项)、操作台等。

如何保证出钢过程中的安全性?转炉的环境不理想,经常在生产过程中部分传感器被烧毁掉。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,还会有相应的生产模式,如果信号缺失的更多,也还会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,例如出钢过程中发生了溢钢,转炉会马上被停下,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,西马克集团设计了三种不同类型的出钢模式。系统会获得转炉出钢时的出钢重量实时数据被系统获得,如果现场信号都正常,系统的模型这个数据就会根据模型和出钢口炉衬的侵蚀情况和钢水静压力、炉衬的侵蚀情况,计算出钢水能正常进入钢包转炉的转炉出钢的角度,转炉的钢水能正常进入钢包。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和出钢的时间,不同的转炉炉衬寿命,有着不同的参考曲线通过获得钢水重量和相应的模型决定。当钢包车称重信号不可用时,可以使用基于出钢时间的,使用参考曲线表格控制出钢钢水角度。

对于炉口溢出钢渣或者钢水的情况,可以通过摄像头检测,最终安全级别得到了提升而且不会终止出钢工序。

自动出钢的效果如何?首钢股份炼钢部与西马克技术公司集团深度开展合作,双方共同完成了安全逻辑的建立、出钢模式的设计以及图像分析算法的开发,经过逐项进行测试。2019年2月25日,自动出钢热试成功。在正常生产阶段(5月7日~至今)自动出钢成功率93.5%,运行稳定可靠。 刘风刚表示:“自动出钢技术的成功开发与应用,得益于双方无懈的合作,标志着我厂转炉炼钢过程控制跨上新台阶。”

会议取得圆满的成功,与会代表一致认为,自动出钢更高效搞笑,更安全。通过这次推介会,与会代表对自动出钢有了更多的了解。自动出钢的工程周期较短,一般只需要几个月的时间,主要是传感器和系统的安装。西马克集团的集成方案完善,精细合理。

此外,西马克集团的技术专家还对转炉烟气控制与终点吹炼预测、钢包管理系统、炼钢厂智能制造的探讨与交流、连铸技术解决方案与模型、SMS西马克集团现代自动化系统改进转炉炼钢工艺和经典应用案例进行汇报。

  

图为与会代表在会场合影

6月14日上午,与会代表参观了首钢迁钢炼钢作业部二炼钢产线,重点参观了转炉自动化出钢的实际现场应用。这次参观加深了与会代表对西马克自动化炼钢技术发展,、炼钢智能化系统解决方案的了解。与会代表一致认为自动化炼钢技术对中国钢铁工业转型升级和高质量发展具有重要的意义。

图为代表们在认真参观首钢迁钢与西马克联合开发的自动出钢现场。
图为与会代表对西马克自动出钢技术表现极大兴趣,并积极与西马克相关专家交流。
 

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