连铸生产装备自动智能化升级探讨

连铸生产装备自动智能化升级探讨

陈辉

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摘要：目前我国经济发展迅速，钢铁企业也在快速发展。针对目前工信部大力推进钢铁行业两化融合，开展智慧工厂和智能制造示范应用的规划，本文对连铸生产线实现智能化的具体内容进行了介绍。结合连铸生产线的特点，对连铸生产数字采集、连铸生产过程控制、连铸智能远程诊断这些方面如何应用进行了介绍和探讨。这些先进技术在连铸生产线中的应用，使得生产过程从“闭环”走向“开放”，走向客户化定制，对生产过程中生产线设备形成全生命周期管理，对于连铸生产效率的提升、管理水平的提高以及产品质量的提升具有重要意义。

关键词：连铸；生产装备；自动智能化

引言

随着国家对环保要求越来越严格，冶金企业要积极主动适应这种变化和要求，具体到企业就是要做好清洁化生产、自动智能化的装备升级。智能化是钢铁行业未来发展的趋势，对提升企业的技术水平，运营效率和管理能力有着不可替代的作用。钢铁企业连铸生产线是重要的生产工序，作者根据多年的现场实践经验提出了几点关于冶金行业连铸智能化改造的发展方向。

1炼钢过程智能技术的作用

随着自动化基础检测技术的进步，如转炉的炉衬测厚仪、定氧仪、连铸的倒锥度测量仪、辊间距测量仪等应用，有效提升了转炉、连铸工艺的管控能力。此外随着可编程控制器技术、模糊逻辑控制技术、智能控制技术、工业网络技术、专家系统、计算机辅助生产技术等的发展，又促进炼钢的智能化水平的提高。

炼钢的“智能化”核心是在基础自动化完善的前提下，综合应用运筹学、专家系统和流程仿真等技术，协调生产线各工序作业，进行全线物流跟踪、质量跟踪控制、成本在线控制、设备预测维护等。具体的技术包括转炉的静态模型、动态模型、吹炼自动化模型、主原料计算模型、合金模型等，连铸包括自动开浇、自动加保护渣等，目前三钢闽光铁水中的硫为0.020%-0.040%，可满足品种生产的要求，因此铁水预处理工序基本上没有投入使用。

2连铸生产装备自动智能化升级策略

2.1连铸生产数字信息采集

计算机网络的迅速崛起，为数字化生产信息铺平了道路。连铸自动化系统将生产现场的物理量信号转化为数字量信号采集到可编程控制器中，可编程控制器再将数字信号进行处理后发送到HMI人机界面进行人性化显示，显示的形式有数字直接显示、棒图显示、曲线显示、3D图形显示及动画跟踪显示等。

同时，连铸过程控制系统(PCS)从可编程控制器中采集重要的设备状态数据、工艺数据和生产过程数据，再进行数据存储、信号处理、统计分析，形成一定格式的报表传送给炼钢制造执行系统(MES)和轧钢制造生产过程执行系统。目前，连铸生产数字信息采集系统已经非常成熟了。

2.2系统功能

地面库区管理系统功能包括：作业计划管理、路径规划及禁驶区域避让、行车作业跟踪管理、无线网络管理和安全管理。

主机服务器接收炼钢厂Ｌ３发送的作业计划，将其分解为行车作业指令，生成各类吊运指令，并下发给行车控制系统，同时接收并处理行车控制系统反馈的各类吊运实绩，并提供作业计划和物料规格信息等查询功能，完成作业计划管理。

根据作业指令的目标位置及当前行车所处的位置，结合库场垛位数据以及数据库中禁驶区域位置数据，自动计算行车走行的最优路径，同时完成禁吊区的避让。完成路径规划及禁驶区域避让功能。

系统实时读取行车各子系统数据，包括行车大车、小车、主钩等位置数据；在行车吊运过程中，系统会详细记录方坯起吊的具体位置信息、时间以及方坯落下的具体位置信息、时间。同时系统跟踪作业指令的执行状态：“吊上完成”“卸下完成”“入缓冷坑完成”等，实现行车作业跟踪管理。

行车点对点通讯通过５．８Ｇ无线网络，为行车提供无线网络信号，实现行车与地面服务器的数据交换。

系统具备实现库区的安全警示、连铸机机组出入口吊运／火车位／人行通道的安全警示、设备连锁与方坯占位信息获取、行车紧停功能（采用紧停按钮方式）等安全管理功能。人员进出封闭区域时，按下请求按钮，把信号传送给库区管理系统，由管理系统和行车行走进行连锁，以保证人员与地面运行设备的安全。

2.3关键设备故障诊断与远程快速服务

为企业提供高效的生产运行管控、运维服务、设备／系统故障诊断及快速智慧服务。通过专有VPN通道，对连铸生产线设备状态和生产状态进行远程监控，一旦发生异常状态或故障，故障诊断功能会自动给出诊断信息和处理意见。当出现现场人员无法解决的问题时，可以向远程快速服务中心发起请求，技术服务专家可以在第一时间收集到准确全面的相关数据，进行分析，给出合理解决方案。

2.4智能化分析

实现连铸生产线的智能化是实现智慧炼钢的基础。连铸生产很早以前就有专家判定系统的设计和应用，但是能够良好运行是行业工作者长久的梦想和实践，因为专家判定系统需要庞大的数据库和软硬件支持，判定结果很难准确反映产品的实际质量水平，钢种繁多的特钢连铸生产应用起来更加困难，不能实现良好的智能化功能，应当还是机械化、自动化的判定水平，许多系统由于缺乏专业人员的维护，其运行和判定功能已经丧失；对于这一问题，可以将人工经验和自动化技术结合起来进行产品智能化判定，具体就是将由于生产异常需要报废、降级改判、单独管理的铸坯通过人工干预控制系统，在电脑画面上把拉浇铸坯转换成不同颜色，铸坯自动切割系统根据铸坯颜色信息准确切割铸坯，然后再分析切割下来的铸坯质量水平，完善和丰富质量判定准则，形成简单实用的专家判定手册，指导现场员工快速、实时的干预控制系统，准确隔离不良铸坯产品。

类似上述案例，连铸可以开发使用的智能化技术还有：安装二冷水实际流量和冷却效果自动检测装置，可以是铸坯表面实时测温系统、也可以是二冷气雾冷却录像监控系统，当检测信息产生趋势性偏差时，技术和操作人员就需要检查和处理冷却系统发生的异常问题，杜绝出现批量产品质量问题；机器人结晶器保护渣自动加渣系统，能够监测结晶器内渣面各部位保护渣厚度，调节加渣机流量和安装位置，实现保护渣自动均匀添加，稳定铸坯内外部质量。红坯表面检测自动成像系统，能够生成图像记录，指导技术和操作人员形成对铸坯表面裂纹、振痕、双浇、凹陷、划伤等异常缺陷的认知水平，实现快速、准确、实时分选不良铸坯的目标，提高产品质量和生产效率；在线铸坯厚度检测系统，形成厚度变化曲线，防止产生异常偏差，影响轻压下工艺的正常进行，保证铸坯实物质量水平稳定。以上部分项目不具有自动化特点、但却具有智能化的特征。

结语

目前，国内钢材市场上同质化竞争严重，钢铁产能过剩，而高端产品稀缺，无法满足市场需求。因此，适合钢铁企业的“智慧工厂”模式的探讨和设计迫在眉睫。从数字化向“中国制造2025”方向发展，除了技术本身的发展以外，更多地应该使得生产过程从“闭环”走向“开放”，走向客户化定制。工厂和生产的管理不再局限于流水线本身的自动化和智能化，而在于对生产过程中生产线设备的全生命周期管理和全要素覆盖，并引入市场和客户驱动，走向市场引导和参与的“双向智慧驱动”。实现连铸生产线的智能化是实现智慧钢铁工厂的重要组成部分，需要积极地引入先进的智能化技术和理念，对于连铸生产效率的提升、管理水平的提高以及产品质量的提升具有重要意义。

参考文献

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[2]袁宇峰.我国钢铁工业自动化的现状和发展，钢铁研究，2004年第2期，49-51.

[3]吕铭等.智能炼钢技术在莱钢120t转炉上的研究与实践，中国冶金，2010年6月第6期，21-24．

[4]孙彦广.我国冶金自动化技术进展和发展趋势分析，自动化博览，2008年02月刊，16-19．