鐵水分流智能調(diào)度系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

陳永金 唐 軍 韋軍尤 陸志堅(jiān) 徐 東

鐵水調(diào)度是協(xié)調(diào)高爐和轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)組織的核心內(nèi)容，合理高效地對廠區(qū)內(nèi)鐵水分流至各爐座，是生產(chǎn)得以順利進(jìn)行的有力保證[1]。柳鋼煉鋼一區(qū)鐵水供應(yīng)現(xiàn)采用的是一罐制，受不同高爐來鐵成分和溫度波動(dòng)的影響，每罐鐵水成分和溫度存在一定差異性。將不同成分和溫度的鐵水合理分配至冶煉不同鋼種的轉(zhuǎn)爐，同時(shí)使轉(zhuǎn)爐的主要原材料供應(yīng)更加穩(wěn)定，是鐵水工序的主要職責(zé)。

柳鋼煉鋼一區(qū)原鐵水分流模式是人工根據(jù)鐵水硅數(shù)、溫度和鋼種進(jìn)行鐵水分配。2017年4月開始，公司為降低生產(chǎn)成本，實(shí)施了低鐵水消耗生產(chǎn)模式。此時(shí)，仍按原有的人工經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭M(jìn)行分配鐵水走向，遇到了以下三個(gè)問題：1）受鐵水崗位人員技能高低、鐵水質(zhì)量波動(dòng)、品種排產(chǎn)要求等影響，容易出現(xiàn)鐵水分流不合理的問題，大大增加了轉(zhuǎn)爐冶煉難度，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)冷料異常爐次多，造成轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)不穩(wěn)、氧化性高、鐵損大、轉(zhuǎn)爐耐材侵蝕加劇以及合金損耗變大等問題；2）靠人工經(jīng)驗(yàn)分流鐵水的模式，由于缺少信息化數(shù)據(jù)支撐，對鐵水工序的工作量化和評價(jià)起不到很好的指導(dǎo)作用；3）隨著智能煉鋼模型在一區(qū)的使用，如能根據(jù)煉鋼模型中的冷料計(jì)算進(jìn)行鐵水分流，將會大幅優(yōu)化鐵水分流的合理性，最終以此計(jì)算值做基礎(chǔ)，做到全自動(dòng)分流鐵水。

針對上述這些問題，車間技術(shù)人員通過對一區(qū)鐵水分流調(diào)度管理現(xiàn)狀進(jìn)行深入調(diào)研，開發(fā)了一套適用于生產(chǎn)現(xiàn)場的鐵水分流智能調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鐵水分流更加科學(xué)合理，為爐前吹煉穩(wěn)定順行創(chuàng)造了條件。

1.分流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

目前，柳鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠一區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的主要裝備有：KR脫硫站3座、150噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐3座、150噸LF精煉爐2座、150噸RH精煉爐1座、7機(jī)7流全弧形連鑄機(jī)2臺、8機(jī)8流全弧形連鑄機(jī)1臺、板坯直弧形連鑄機(jī)2臺。常煉的品種有螺紋鋼、冷軋基板、普板、碳板、60#/70#硬線、82B、模具鋼、管線鋼、低合金鋼等（見圖1）。

總體設(shè)計(jì)思路：從鐵水二級采數(shù)程序獲取鐵水成分、重量、溫度等信息，以廢鋼、鐵水、留渣量、裝入制度、入爐及終點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)等作為熱源計(jì)算的基礎(chǔ)，基于智能煉鋼模型熱平衡計(jì)算技術(shù)為核心，將廠內(nèi)鐵水按鋼種、爐座工況等參數(shù)進(jìn)行鐵水預(yù)分配。該系統(tǒng)采用Viusal Studio 語言及ORACLE數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。在鐵水分流模塊設(shè)計(jì)方面，考慮以下三點(diǎn)：

圖1 鐵水分流智能調(diào)度系統(tǒng)流程圖

（1）在生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)后，人工選擇對應(yīng)爐座，調(diào)用該爐座的模型參數(shù)，對現(xiàn)有庫存鐵水進(jìn)行初步計(jì)算；

（2）利用智能煉鋼模型中熱平衡模塊得出初始結(jié)果，依據(jù)結(jié)果中的冷料計(jì)算量，按程序中已建立好的鐵水分流規(guī)則，自動(dòng)計(jì)算出每包鐵水分流的優(yōu)先順序；

（3）選定某包次鐵水信息后，自動(dòng)比對入爐標(biāo)準(zhǔn)和裝入制度，在符合條件的鐵水包次中則優(yōu)先使用熱量最少的。如果計(jì)算出的熱量基本相同，則以鐵水進(jìn)廠先后順序依次使用。如現(xiàn)場無符合使用規(guī)則的鐵水，則第一時(shí)間采取分級調(diào)整廢鋼裝入量。如調(diào)整后，仍不滿足現(xiàn)場使用要求，則執(zhí)行純鐵水預(yù)案。

2.主要實(shí)現(xiàn)功能

考慮到現(xiàn)場實(shí)際需求，即實(shí)現(xiàn)信息一目了然、響應(yīng)速度快、分流規(guī)劃操作方便，相關(guān)技術(shù)人員對該分流程序設(shè)計(jì)的界面進(jìn)行布局，程序主要模塊及可實(shí)現(xiàn)的功能：

（1）生產(chǎn)情況。便于鐵水工了解、掌握轉(zhuǎn)爐工序生產(chǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

（2）下爐計(jì)劃。自動(dòng)更新生產(chǎn)調(diào)度指令，方便鐵水工及時(shí)做出鐵水分流調(diào)整方案。

（3）廢鋼信息。實(shí)時(shí)顯示最新廢鋼配比及稱量狀態(tài)信息。遇臨時(shí)需要調(diào)整廢鋼裝入量時(shí)，可及時(shí)查看相關(guān)物流、時(shí)間流信息，掌握臨時(shí)調(diào)整的時(shí)間節(jié)點(diǎn)是否能滿足生產(chǎn)順行的要求。

（4）入爐標(biāo)準(zhǔn)。選定爐座和鋼種后，系統(tǒng)自動(dòng)比對分鋼種入爐標(biāo)準(zhǔn)，確保入爐鐵水條件與鋼種需求標(biāo)準(zhǔn)一致。

（5）鐵水分流參考。可實(shí)現(xiàn)廠房內(nèi)所有鐵水實(shí)時(shí)庫存量查詢、鐵水質(zhì)量信息實(shí)時(shí)更新以及每包鐵水分流去向建議。針對異常鐵水如進(jìn)廠時(shí)間超長、鐵水成分異常等信息，及時(shí)在界面內(nèi)進(jìn)行提醒、警示。另對轉(zhuǎn)爐已用鐵水未及時(shí)綁定對應(yīng)的爐批號時(shí)，程序會及時(shí)對此條鐵水使用信息進(jìn)行變色提示。

（6）分流操作區(qū)。庫存鐵水不符合使用規(guī)則時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)提示減廢鋼操作，鐵水工可以在分流操作區(qū)內(nèi)進(jìn)行廢鋼裝入量調(diào)整。對于異常鐵水信息，如鐵水成份異常、鐵水超裝等，程序會及時(shí)彈出字幕提醒。該模塊也可以對每包鐵水與行車號實(shí)行匹配，便于后期數(shù)據(jù)管控。

3.應(yīng)用效果分析

該程序自2018年投入使用至今，運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了通過利用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)了解鐵水、廢鋼和轉(zhuǎn)爐各工序的生產(chǎn)狀況，為持續(xù)、有序地組織鐵水提供了必要的生產(chǎn)信息，從而較好地滿足了不同鐵耗模式下的鐵水分流需求，大大降低了鐵水分流的工作難度，有效提高了加料跨物流運(yùn)轉(zhuǎn)效率，大幅度減少了轉(zhuǎn)爐工序等待鐵水、更換鐵水的頻次。在間接經(jīng)濟(jì)效益方面，由于鐵水分流的合理性，為轉(zhuǎn)爐吹煉穩(wěn)定順行、降低噴濺冒渣頻次以及轉(zhuǎn)爐煉鋼模式化、標(biāo)準(zhǔn)化操作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也有利于系統(tǒng)鋼鐵料耗和除塵環(huán)保問題控制，且隨著轉(zhuǎn)爐冶煉過程的穩(wěn)定，系統(tǒng)能效也得以提高，轉(zhuǎn)爐輔助時(shí)間也比該程序投入前縮短了1.5分鐘。

4.結(jié)語

該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，增強(qiáng)了鐵水分流的科學(xué)性和合理性，實(shí)現(xiàn)了人與計(jì)算機(jī)之間的最佳分工，為崗位員工對現(xiàn)場的鐵水分流提供了指導(dǎo)方向，使鐵水分流工作更加簡便、易上手，也為轉(zhuǎn)爐高效實(shí)施低鐵水耗吹煉工藝提供了保障，為車間降本增效工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。下一步計(jì)劃將此模型嵌入到一區(qū)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)“高爐—轉(zhuǎn)爐—連鑄”系統(tǒng)內(nèi)鐵水調(diào)度的智能化。