生產過程數據跟蹤系統在煉鋼轉爐上的實施與應用

任華金,謝 超,張明星

(四川德勝集團釩鈦有限公司,四川樂山614900)

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生產過程數據跟蹤系統在煉鋼轉爐上的實施與應用

任華金,謝 超,張明星

(四川德勝集團釩鈦有限公司,四川樂山614900)

摘 要:針對四川德勝集團釩鈦有限公司煉鋼廠在轉爐上實施與應用生產過程數據跟蹤系統,解決了物流、生產、設備之間的矛盾,提高了生產過程中諸多要素的適宜性,加快了生產節奏,保存了物流的暢通,提高了設備的可靠性。

關鍵詞:數據系統;煉鋼轉爐;實施;應用

1 引言

四川德勝集團釩鈦有限公司煉鋼廠通過三期技改在2012年1月完成了2套脫硫站、3座80t轉爐、2套六機六流連鑄機的建設。在煉鋼生產組織和工藝過程上存在如下問題:一是物流上產品生產批量大,有大量的不同種類的原料和半成品及燃料同時進入生產過程(鐵水、廢鋼、散狀料、脫氧材料等);從鐵水到鋼水、再到連鑄坯,在整個生產過程中,原材料的化學特性、物理特性和機械特性都在不斷變化;在物流轉換過程中,不但有熱金屬流的產生,而且伴有能量和水的大量消耗;是一個多維、非線性、動態和開放的復雜系統。二是生產工藝過程上,生產過程主要是連續的,帶有間隙性,工藝路線相對固定,但存在多途徑性,前后工序的物流協調、時間節奏匹配較困難,工序銜接不緊湊。三是崗位操作和設備管理上,存在諸多不規范和對生產過程無法進行跟蹤、還原分析,特別是不能對轉爐的工藝參數、操作過程以及設備運行狀況進行系統分析、保存,對事故、故障無法進行統計分析。

結合我公司現有狀況,完善轉爐生產過程跟蹤系統已經迫在眉捷,以進一步規范轉爐冶煉操作技術,加強物流流通管理和生產過程管理,提高設備管理裝備水平,實現轉爐生產過程全程跟蹤控制,提升轉爐冶煉水平。

2 生產工藝流程及現狀分析

全廠工藝流程如圖1所示:

煉鋼生產過程自動化系統現狀:

圖1　煉鋼工藝流程圖

改造之前四川德勝釩鈦公司煉鋼L1級系統覆蓋了煉鋼廠主要工藝環節,包括脫硫、轉爐提釩、轉爐煉鋼、連鑄等工序,具備了較好的技術及裝備條件,為全廠生產過程數據跟蹤系統的建立奠定了基礎。在人力資源管理方面,經過多年的信息技術應用,已經具備實施全廠生產過程數據跟蹤系統的人力資源條件。但是,四川德勝釩鈦公司煉鋼廠生產自動化系統應用現狀存以下的問題:

(1)運行的各系統,都以滿足現場的設備控制為主,缺少上位系統進行生產過程的管理,生產作業信息不能實時收集、及時有效的共享。

(2)各個工序崗位操作人員在進行正常生產的同時,還要在計算機終端上進行生產數據的電子記錄,另外也要按要求在操作記錄上進行生產實績數據的重復記錄。這些工作不但給崗位帶來了巨大的工作量,數據的實時性和準確性無法保證,還使得前后生產工序基本不能有效的共享,仍需要通過電話進行聯系通報必要的生產數據。

(3)由于缺少計算機系統軟件支持,各個崗位的原始電子記錄數據無法在其他管理崗位(如生產技術科等)直接計算處理,造成管理崗位人員需要手工按照原始記錄,進行報表分析統計,不但工作量巨大,而且報表一旦調整,需要投入大量人工進行重新計算。關鍵工序基礎信息狀況見表1。

表1　

因此四川德勝釩鈦公司煉鋼廠需要通過生產過程數據跟蹤系統來實現工序生產數據的自動收集及管理,自動的報表分析及統計,降低崗位的勞動強度;實現各生產工序之間的橫向及縱向的信息集成,進而實現鋼廠的功能集成,提升鋼廠的整體經濟效益,滿足公司發展變革的需要。

為了達到生產過程數據全程跟蹤實現自動化,經過認真分析研究,公司同意在轉爐工序優先實施生產過程數據跟蹤系統。

3 生產過程數據跟蹤目標

(1)通過計算機系統手段實現相關過程數據的有效自動收集、管理、歷史存儲。

(2)通過自動工序生產數據收集,重點解決崗位操作人員手工數據多次(計算機終端、崗位記錄)重復錄入的問題。

(3)對自動收集的生產數據按照爐次、工藝路線組織后進行工序間的共享,實現煉鋼廠的物流跟蹤。

(4)對自動收集的生產數據按照生產統計要求,自動完成報表統計分析、歷史數據查詢。

(5)接收檢化驗系統鐵水、過程樣檢化驗數據。

4 生產過程跟蹤系統主要功能

4.1 轉爐調度監視功能

圖2中:a.3座轉爐實時狀況;b.轉爐產量;c.3座轉爐的最近3爐的生產節奏;d.3座轉爐傾動、氧槍變頻器實時報警狀況;e.技術指標及生產記錄;f.轉爐產量上班、當班、當日實時統計數據;g.3座轉爐最近4爐生產節奏表,包含爐號、兌鐵始、吹煉始、吹煉終、出鋼始、出鋼終、作業周期。

圖2　(a) 生產調度監視主界面

圖2　(b) 轉爐傾動、氧槍變頻器界面

圖2　(c) 班生產技術指標界面

4.2 生產記錄登記功能

圖3中:a.轉爐夜、白、中三班的生產指標錄入、修改;b.轉爐夜、白、中三班生產調度記事錄入、修改;c.當日生產指標的錄入、修改;d.單日工作安排內容錄入、修改。

圖3　生產記錄登記主界面

4.3 設備監視功能

4.3.1 主監視功能(見圖4)

a.轉爐實時狀態;b.轉爐最近的操作事件;c.轉爐最近變頻器報警信息;d.轉爐變頻器實時監控;e.轉爐氧槍變頻器實時監控;f.其它設備實時監控。

圖4　設備監視主界面

4.3.2 傾動設備監視功能(見圖5)

a.轉爐4個傾動變頻裝置準備好、故障、故障代碼、電機電流實時值;b.曲線方式實時顯示轉爐4個傾動變頻裝置電機電流值;c.曲線方式實時顯示轉爐傾動控制參數,包含傾動角度、爐前速度、爐后速度、中控速度。

圖5　傾動設備監視主界面

4.3.3 氧槍設備監視功能(見圖6)

a.轉爐A、B兩個氧槍變頻裝置準備好、故障、故障代碼、電機電流實時值;b.轉爐A、B兩個氧槍張力實時值;c.工作氧槍冷卻水實時值,包括進水壓力、進水流量、進水溫度、出水流量、出水溫度;d.曲線方式實時顯示轉爐A、B兩個氧槍變頻裝置電機電流值。

圖6　氧槍設備監視界面

4.3.4 其它設備監視功能(見圖7)

a.轉爐汽包設備實時值,包括汽包壓力、汽包液位、補充水流量、補充水壓力、出口蒸汽流量;b.轉爐除塵設備實時值,包括風機轉速、煙罩升降、煤氣回收;c.轉爐本體冷卻水實時值,包含括爐體出水溫度、爐體出水流量、爐體冷卻水壓力;d.曲線方式實時顯示1#轉爐汽包液位、汽包壓力。

圖7　其他設備監視界面

4.4 歷史數據追溯功能(見圖8)

完成設備歷史操作事件、歷史故障發生時傾動變頻器電流趨勢及傾動控制趨勢。

圖8　歷史數據迫溯界面

4.5 設備運行原始記錄功能

完成轉爐設備原始運行記錄分類查詢及導出功能,包括操作動作、傾動系統、氧槍系統、轉爐本體、頂吹系統、底吹系統、除塵系統、汽包系統(見圖9)。

4.6 生產過程跟蹤功能

圖10中:a.轉爐狀態;b.轉爐基本信息; c.轉爐輔料信息;d.轉爐生產時序;e.轉爐測溫;f.轉爐合金加料;g.轉爐過程樣、成品樣,提釩爐最近半鋼樣、鋼渣樣;h.槍位曲線;i.吹煉介質流量曲線。

5 效果評價

實施生產過程數據跟蹤系統后解決了以下問題:

(1)采用實時數據對重要工藝控制參數進行數據收集并保存,其數據收集頻率可縮短在毫秒級,以便工藝人員進行工藝分析及工藝事件事后追溯分析。

(2)通過對重要操作事件的記錄,實現重要操作行為監控以杜絕操作違章,同時作為作業操作過程分析的依據以改進優化煉鋼作業操作。

(3)通過計算機系統手段實現轉爐相關過程數據(吹氧量、原輔料合金加料數據等)、重要工藝參數(槍位、轉爐爐體位置、電機電流等)的有效自動收集、管理、歷史存儲(5到10年)。

(4)對自動收集的生產數據按照生產統計要求,自動完成轉爐生產報表統計,提供量化考核依據。

(5)為工藝人員、統計人員提供轉爐生產歷史數據查詢、重要工藝控制參數歷史趨勢查詢。

圖9　設備運行原始記錄界面

圖10　生產過程跟蹤界面

(6)通過實現煉鋼轉爐工序從兌鐵開始到出鋼結束的時序跟蹤,完整記錄轉爐冶煉周期的兌鐵開始時間、主吹時間、補吹時間、出鋼開始時間、出鋼結束時間、濺渣時間,為煉鋼優化工藝作業時間,加強物流銜接通過做數據基礎。

運行兩年多來,四川德勝釩鈦公司煉鋼廠的各項指標,特別是鋼鐵料消耗、輔料消耗、冶煉時間等等都有了大幅度降低,達到了歷史最好水平,取得最佳效益。同時在生產組織上找到了最優的冶煉模式、最暢通的物流方式、最好的原料搭配。

通過對轉爐工序生產過程數據跟蹤系統的實施,不但為解決生產數據的存儲查詢、工藝紀律執行情況和設備運行優化控制等需求提供了最原始的依據,又改變了采用傳統的管理方式和數據手工記錄模式的低效率工作方式,也為我公司在脫硫工序和連鑄工序采用生產過程數據跟蹤系統提供了引領作用。

6 結束語

生產過程數據跟蹤系統在轉爐冶煉生產中的實施與應用,實現了生產過程自動化系統連接高層MES與底層基礎自動化的溝通橋梁,以點到面,為建立完善的生產信息化平臺打下良好基礎,逐步從根本上實現了管控、經營、生產各個層面的優化控制與優化管理,全面提升了企業現代管理水平和綜合競爭力。

Production Process Data Tracking System in the Implementation and Application of Steel-making Converter

REN Hua-jin,XIE Chao,ZHANG Ming-xing
(Productive Department of Sichuan Desheng Group Vanadium And Titanium Co.,LTD,Leshan 614900,Sichuan,China)

Abstract:Based on sichuan DE sheng group steel vanadium and titanium co.,LTD In the implementation and application of the production process of converter data tracking system,Solve the contradiction between logistics equipment,To improve the suitability of many elements in the process of production,To speed up the production rhythm,logistics flow,the reliability of the equipment.

Key words:data system;steelmaking converter;implementation;application

作者簡介:任華金,主任工程師,主要從事煉鋼設備技術和設備管理等工作。

文章編號:1001-5108(2016)01-0053-10

中圖分類號:TF345

文獻標識碼:B