今年以来，河钢石钢炼钢厂加快推进智能制造工作，随着信息化、自动化三级系统的不断完善，“自动出钢”等智能炼钢新技术和“测温取样机器人”等几十台机器人的相继投用，炼钢厂以网络化、智能化、数字化开启智能炼钢生产新模式，为实现“河钢石钢打造全球特钢企业智能制造的典范”的宏伟目标贡献重要力量。
智能化三级系统 为产线植入“智慧大脑”
7月21日上午，炼钢厂1号连铸机和2号连铸机计划同时生产供某高端客户的轴承钢和齿轮钢。只见炼钢厂当班计划员靳佳佳进入三级系统，打开“出钢计划甘特图”界面，选中当天要冶炼的制造命令号。三级生产制造系统根据生产命令，通过甘特图的方式对制造命令编制出钢计划，下发给电炉、精炼、RH、连铸各工序的二级系统，并自动指定两台连铸机的制造命令号、电炉号、精炼路径、连铸要求时刻，计算出每炉次在炼钢各工序上的预定起止时间，同时保证计算出每炉次生产作业的时间最短，且各炉次之间在同一工序上时间不冲突，冶炼出符合生产命令要求的钢水。
“这种‘一键操作’就能调动各工序实现智能炼钢的感觉太棒了!在炼钢岗位十几年了，我们有幸经历了传统炼钢向自动炼钢、智能炼钢的跨越，更聪明的机器和更智慧的系统让产线真正实现了智能制造！”完成操作的靳佳佳点赞道。据了解，炼钢的三级系统贯彻以合同组织生产的管理理念，以客户的产品质量、规格要求组织生产、实现生产计划的一级管理和集中管控。
“新区炼钢厂拥有强大的智能化三级系统，一个个系统、一层层系统相互连通、深度感知、全面融合，构建成炼钢的‘智慧大脑’，能够实现生产过程的数字化和智能化。”炼钢厂智能制造总指挥、厂长郭旭东介绍说。在炼钢厂，涵盖三个层级的智能化系统为智能炼钢打下了基础，以自动投料、自动冶炼、自动出渣、自动出钢、自动底吹等为代表的一级小系统有160多个，一级系统主要是由PLC和HMI构成，能实现逻辑控制功能、信号采集功能、输出控制功能、数据处理功能、定时计数功能、人机界面功能、故障自诊断功能、通信联网功能、实时通信等功能。以合金模型、造渣模型、终点控制模型、底吹模型、温度预估模型等为代表的二级系统有70多个，各二级系统是一级自动化系统和三级系统的“桥梁”，能够实现与其他各级系统的互联互通、接收生产计划、实现物料跟踪和设备运行监视、实现冶金数据库管理、实现各种数据信息收集、测量值诊断等功能。三级系统主要是公司层级的MES系统、lIMS系统、LES系统等智能化先进系统。
“新区在设计建设之初，就设计了与炼钢相适应的智能制造系统，使之不仅具有先进的生产装备，还设计了能够支持和辅助生产经营系统运行的现代化的管理信息系统和制造执行系统，完善的三级系统很好地解决了‘信息孤岛’问题，实现资源共享、设备管理高度智能、关键工序的全过程管理。”郭旭东说道。
百余个“智慧基因” 为智能制造提供强大引擎
一座拥有高度自动化、智能化的炼钢厂是怎样一幅生产场景？7月22日，炼钢厂正在冶炼供某知名客户的高端齿轮钢。生产现场几乎看不到几个人，遍布在电炉、精炼、RH、连铸工序的自动测温取样机器人、喷号机器人等几十台机器人和智能化设备高效而有序地“工作”着。
精炼主控室内，精炼工段1号LF炉精炼工吴斌确认化渣良好后，准备对钢水进行测温取样，只见他熟练地打开电脑的测温取样界面，用鼠标轻点“取样启动”按钮，测温取样机器人就伸出长长的“手臂”按照指令探到LF炉内，快速取出钢水自动放到废料槽，再通过风动送样器“瞬移”到检化验快分中心。不一会，精炼二级系统就接收到检化验传来的检验结果。
“从取样到出检化验结果，全过程只用了不到5分钟，这在以前，我们想都不敢想。作为新时代的炼钢工人，我们切实感受到了随着科技快速发展，智能化带来的翻天覆地的变化和福利，仅在精炼工段就有14台机器人，大量机器人和智能化设备的投用，不仅减少了职工的劳动强度，还大大提高了工作效率。”吴斌介绍说，测温取样机器人是由国际知名公司为河钢石钢量身定做的六轴高精明度机器人，它带有安全传感器、激光测距传感器等功能，还设计了轴间保护功能，安全可靠性大大提升，能够实现钢水液面检测精度±20mm，测温取样时间小于1.1min。不仅如此，在精炼工序，国内领先的LF炉和RH炉拥有的智能精炼技术可以实现LF电极升降智能调节、智能吹氩、远程喂丝、覆盖剂自动添加、自动投料、智能真空脱气等全自动精炼功能。
同一时间，在炼钢厂的北边与精炼炉台遥相对望的1号SHARC电炉前，机器人正在进行自动接电极作业，接换电极的周期只需10分钟。在此之前，电炉采用整体替换新电极的方法，炉前电极直径710mm，重达两吨，采用人工接电极，接电极质量与效率不能保障，而且工人劳动强度大，用时长且吊运环节存在一定危险性。自动接电极装置的成功运用，一方面提高了电炉接电极的效率，操作时长平均缩短二十分钟；另一方面降低了现场职工劳动强度。目前炼钢各工序自动化、智能化系统正在逐步完善，众多功能各异的机器人和智能设备将电炉“团抱”，为实现电炉智能化一键炼钢奠定了基础。
“除了已经投入的智能机器人（设备），自动天车等很多智能设备正在紧锣密鼓的调试中，这些智能设备在电炉、精炼、连铸等区域使用，为产线注入‘智慧基因’，它们将在这里施展它们的‘十八般武艺’，让产线变得更加高效智能。”炼钢厂四级专家杨华峰说道。
先进“智造”技术 为高质量生产“保驾护航”
7月21日，炼钢厂正在生产一款供国际某知名工程机械客户的的高端杆类用钢，电炉主控室内，一字排开的电脑和显示屏随时监测着炼钢冶炼的全过程。电炉炉前PLC画面、手指系统监控画面、送电喷吹画面、上料系统画面、出钢下渣检测画面……只需要通过电脑监控画面，所有冶炼环节尽收眼底。整个炼钢冶炼过程，职工只需要通过各种按钮的操作就能实现自动炼钢。
“就拿今天生产的这款高端杆类用钢来说，在公司老区时，夹杂缺陷率高就一直是炼钢人的一个‘心病’，最差的时候缺陷率高到30%；到了新区后，强大的智能制造技术和先进智能设备为高质量生产奠定了基础，如今生产这类产品缺陷率控制到了0.02%，质量远远优于国内其他钢企。”炼钢厂副厂长陈良勇说介绍道。在老区时，冶炼该钢种，从电炉到精炼炉、VD炉，再到连铸，大多操作都依靠职工凭借经验冶炼，质量不稳定。而在新区，电炉的测温取样机器人有效保证了取样测温准确性，提高座包成分合格率；电炉建立的终点控制模型，根据热量平衡能够稳定控制终点碳，满足标准要求值；电炉的出钢下渣检测系统能够杜绝出钢下渣，从而提高钢水质量。
河钢石钢新区在建设之初，就从顶层设计开始对打造智能工厂进行了全面布局，提出了把新区打造成为全球特钢企业智能制造的典范的目标，公司与西马克、达涅利、华为等国内外知名厂商在自动化、信息化、大数据、5G应用、人工智能等领域展开深入合作，全力打造一座高度智能化特钢企业。炼钢作为钢铁冶炼的关键工序，拥有50多项智能制造先进技术，这些集人工智能、物联网、大数据、云计算和5G技术于一体的智能技术，以网络化、智能化、数字化开启特钢冶炼新模式。
随着炼钢厂智能制造的加快推进和后续智能装备的逐步投用，河钢石钢将在数字化、智能化转型中抢占先机，也必将引领新时代智能炼钢新潮流。（郭旭梅）
