自動化技術在煉鋼成本質量管理中的應用研究

□ 程建民 李艷東 韓 鋒 韓金水 王金龍

自動化技術在煉鋼成本質量管理中的應用研究

□ 程建民 李艷東 韓 鋒 韓金水 王金龍

一直以來，煉鋼成本與質量管理都是鋼鐵企業管理的重要內容。自動化技術的應用，能夠對煉鋼成本以及鋼鐵質量管理帶來積極的影響。根據河北鋼鐵股份公司承德分公司的實際情況，設計了自動化技術系統，并對其功能進行了介紹。

煉鋼成本質量管理；PLC；網絡；天車數據采集系統；檢化驗分析系統

一、引言

隨著轉爐煉鋼技術的發展、煉鋼工藝的日趨完善，相應的成本與質量領域的管理也在不斷地發展完善，成本與質量管理也成為企業競爭力的核心內容。在全球市場經濟高速發展、企業間競爭日趨激烈的今天，管理日趨現代化、智能化、網絡化，同時成本控制仍是企業生存的最后一道防線。對于煉鋼企業，對從鐵水入廠到連鑄出坯的整個生產過程進行物料跟蹤，結合溫度、成分、工藝等數據理順生產瓶頸，提高調度質量，跟蹤關鍵數據，從而提高生產的組織管理和過程控制水平。

二、煉鋼成本質量管理自動化系統的構建

1．項目背景

河北鋼鐵股份有限公司承德分公司長材事業二部120t系統有3座120t轉爐，其中1座轉爐提釩、2座轉爐煉鋼。自投產以來，各工序質量、成本控制數據靠人工進行統計、整理。存在的問題包括：各級管理者無法快速了解各環節生產實時狀況，無法監控全局；各層級管理者無定制的管理信息頁面，需要到處查閱或電話咨詢數據或信息；統計分析、報表生成需要大量人工，效率低；統計數據與生產數據兩層皮，存在人為因素影響；原始數據多，利用率低；缺少體現管理思路的自動分析、報表等信息管理工具；無法對班、爐的消耗和成本進行分析；生產節奏、工藝制度(物料、溫度等)無法管控；質量難以追溯、過程缺乏預警；等等。為解決上述問題，實現對成本核算、工藝管理進行客觀、準確、及時的數據采集，為領導決策提供支持數據，急需開發一套成本質量信息管理系統。

2．項目建設目標

項目建設目標分為3部分。第一部分，實現現場設備的運行情況實時動態跟蹤功能。第二部分，實現成本管理功能，要求核算到各個工序成本，核算到單爐(轉爐、精煉、連鑄)。第三部分，實現對各工序質量關鍵點的跟蹤管理，其中，質量關鍵點如下：轉爐工序的裝入量、入爐條件、終點控制、出鋼量、物料加入、出鋼時間、擋渣操作、在線吹氬、起吊溫度；精煉工序的進站成分、進出站溫度、進出站氧活度、進出站時間、加熱時間、造渣料及輔料加入量、合金料加入量、鋁線和鈣鐵線喂線量、軟吹時間、進出站及熔煉成分、單爐電耗；連鑄工序的結晶器振動頻率、結晶器振動幅度、工作拉速、結晶器水量、結晶器總管水壓、液面波動、二冷段足輥段冷卻水、二冷段各段冷卻水、中包測溫、烘烤中間包時間、開澆前中間包溫度、 結晶器壽命、結晶器錐度、電磁攪拌、拉矯機電流、鑄坯定尺。

成本質量管理系統主要具備以下功能：實現主要生產設備運行狀態、生產實時數據的信息共享；滿足廠級領導、調度、工段的管理需求，定制相應的信息畫面，達到實時、動態、一覽式的效果；實現計劃管理、調度指揮、能源管理與生產動態一體化管控(要求必須包括天車稱的數據)；實現班次成本自動計算與分析(要求必須包括天車稱的數據)；數據不落地，無人為因素影響；實現過程預警與關鍵質量點追溯；可自動生成報表。

3．系統組成

(1)系統總體架構

結合120t轉爐的數據特點和系統的需要，本系統將采用關系型數據庫來進行系統方案的設計，建造一個低成本、高效率的管理系統，同時實現數據來源于生產、服務于生產。

關系型數據庫主要采用 SQL SERVER，通過硬件設備和LAN將現場數據集中采集到數據服務器，系統篩選、分析、推理，將歷史數據和結果數據存儲到數據庫。WEB服務器提供WEB訪問服務，用戶可通過瀏覽器了解生產的實時信息，企業網絡上的每個用戶都能根據權限訪問數據庫，瀏覽生產實時數據和歷史數據。見圖1。

圖1 成本質量管理系統總體架構

(2)系統網絡架構

關系型數據庫服務器和WEB服務器安置在機房，經由防火墻連入煉鋼廠生產網，防火墻控制物流網絡和生產網之間的數據訪問方式。見圖2。

圖2 成本質量管理系統網絡架構

(3)系統幾項重點數據源的采集

鋼鐵料數據采集。鋼鐵料(鐵水、半鋼、廢鋼)數據通過天車數據無線采集功能實現：在每臺天車上安裝分站，在服務器機房內安裝無線主站，天車分站負責采集天車秤數據和位置數據，采集方式采用分時復用，主站輪詢采集天車分站數據，通過采集服務器上的應用程序驅動和處理，將數據存放到關系數據庫中。見圖3。

圖3 成本質量管理系統數據采集

各PLC數據采集。數據采集是實現L1自動化系統數據自動采集和存儲的過程，直接采集PLC上的數據，通過OPC通訊協議對PLC上的數據進行采集。L1數據采集是120t煉鋼MES系統的基礎，必須保證生產過程數據采集可靠、及時。同時，數據采集系統的實施必須確保對原有控制系統和監控系統的正常、穩定工作不造成任何影響。

檢化驗儀器數據采集。德國布魯Q8Magella真空型火花直讀光譜儀，通過以太網訪問光譜數據庫完成數據的采集和管理。

需人工錄入數據的采集。對于無法自動采集的數據，例如轉爐工序的手投料、擋渣以及連鑄的結晶器錐度等數據，建立人工錄入窗口，由系統使用人員錄入正確的數據。

三、系統功能

河北鋼鐵股份有限公司承德分公司的煉鋼成本質量管理自動化系統主要有實時生產信息 、層級管理、歷史趨勢分析、信息數據監控及報警、生產報表及分析、生產節奏管理、質量報警等功能。有3個典型界面：一是關鍵質量點跟蹤界面，主要包括二級、三級爐次號、鋼種、裝入量、廢鋼量、鐵水溫度、鐵水成分等；二是單爐成本查詢界面，主要包括爐號、噸鋼成本、出鋼時間、鋼渣產生量、煤氣回收量、鐵水廢鋼消耗、頂吹氧消耗、濺渣氮消耗、底吹氬消耗等；三是生產實時監控界面，能實時顯示轉爐連鑄LF爐及天車的生產過程狀態。

四、結束語

信息化的發展為現代鋼鐵的生產過程提供了可靠的保證，通過全流程、全要素成本控制實現成本領先，對培育和生產具有高技術含量、高附加值的高端產品，提升品種鋼和高端產品的比例，具有重要意義。

[1]鄔麗蓮，嚴小斌.強化企業管理，實現效益最大化[N].中國冶金報， 2010-06-05.

[2]閔國慶，姜穩準.提升產品質量 促進金剛石產業又好又快發展[J].超硬材料工程，2014(4).

（作者單位：河北鋼鐵股份有限公司承德分公司，河北承德067102）

F273.1

A

1002-1779 (2015) 06-0037-02