自动化技术在炼钢成本质量管理中的应用研究

□ 程建民 李艳东 韩 锋 韩金水 王金龙

自动化技术在炼钢成本质量管理中的应用研究

□ 程建民 李艳东 韩 锋 韩金水 王金龙

一直以来，炼钢成本与质量管理都是钢铁企业管理的重要内容。自动化技术的应用，能够对炼钢成本以及钢铁质量管理带来积极的影响。根据河北钢铁股份公司承德分公司的实际情况，设计了自动化技术系统，并对其功能进行了介绍。

炼钢成本质量管理；PLC；网络；天车数据采集系统；检化验分析系统

一、引言

随着转炉炼钢技术的发展、炼钢工艺的日趋完善，相应的成本与质量领域的管理也在不断地发展完善，成本与质量管理也成为企业竞争力的核心内容。在全球市场经济高速发展、企业间竞争日趋激烈的今天，管理日趋现代化、智能化、网络化，同时成本控制仍是企业生存的最后一道防线。对于炼钢企业，对从铁水入厂到连铸出坯的整个生产过程进行物料跟踪，结合温度、成分、工艺等数据理顺生产瓶颈，提高调度质量，跟踪关键数据，从而提高生产的组织管理和过程控制水平。

二、炼钢成本质量管理自动化系统的构建

1．项目背景

河北钢铁股份有限公司承德分公司长材事业二部120t系统有3座120t转炉，其中1座转炉提钒、2座转炉炼钢。自投产以来，各工序质量、成本控制数据靠人工进行统计、整理。存在的问题包括：各级管理者无法快速了解各环节生产实时状况，无法监控全局；各层级管理者无定制的管理信息页面，需要到处查阅或电话咨询数据或信息；统计分析、报表生成需要大量人工，效率低；统计数据与生产数据两层皮，存在人为因素影响；原始数据多，利用率低；缺少体现管理思路的自动分析、报表等信息管理工具；无法对班、炉的消耗和成本进行分析；生产节奏、工艺制度(物料、温度等)无法管控；质量难以追溯、过程缺乏预警；等等。为解决上述问题，实现对成本核算、工艺管理进行客观、准确、及时的数据采集，为领导决策提供支持数据，急需开发一套成本质量信息管理系统。

2．项目建设目标

项目建设目标分为3部分。第一部分，实现现场设备的运行情况实时动态跟踪功能。第二部分，实现成本管理功能，要求核算到各个工序成本，核算到单炉(转炉、精炼、连铸)。第三部分，实现对各工序质量关键点的跟踪管理，其中，质量关键点如下：转炉工序的装入量、入炉条件、终点控制、出钢量、物料加入、出钢时间、挡渣操作、在线吹氩、起吊温度；精炼工序的进站成分、进出站温度、进出站氧活度、进出站时间、加热时间、造渣料及辅料加入量、合金料加入量、铝线和钙铁线喂线量、软吹时间、进出站及熔炼成分、单炉电耗；连铸工序的结晶器振动频率、结晶器振动幅度、工作拉速、结晶器水量、结晶器总管水压、液面波动、二冷段足辊段冷却水、二冷段各段冷却水、中包测温、烘烤中间包时间、开浇前中间包温度、 结晶器寿命、结晶器锥度、电磁搅拌、拉矫机电流、铸坯定尺。

成本质量管理系统主要具备以下功能：实现主要生产设备运行状态、生产实时数据的信息共享；满足厂级领导、调度、工段的管理需求，定制相应的信息画面，达到实时、动态、一览式的效果；实现计划管理、调度指挥、能源管理与生产动态一体化管控(要求必须包括天车称的数据)；实现班次成本自动计算与分析(要求必须包括天车称的数据)；数据不落地，无人为因素影响；实现过程预警与关键质量点追溯；可自动生成报表。

3．系统组成

(1)系统总体架构

结合120t转炉的数据特点和系统的需要，本系统将采用关系型数据库来进行系统方案的设计，建造一个低成本、高效率的管理系统，同时实现数据来源于生产、服务于生产。

关系型数据库主要采用 SQL SERVER，通过硬件设备和LAN将现场数据集中采集到数据服务器，系统筛选、分析、推理，将历史数据和结果数据存储到数据库。WEB服务器提供WEB访问服务，用户可通过浏览器了解生产的实时信息，企业网络上的每个用户都能根据权限访问数据库，浏览生产实时数据和历史数据。见图1。

图1 成本质量管理系统总体架构

(2)系统网络架构

关系型数据库服务器和WEB服务器安置在机房，经由防火墙连入炼钢厂生产网，防火墙控制物流网络和生产网之间的数据访问方式。见图2。

图2 成本质量管理系统网络架构

(3)系统几项重点数据源的采集

钢铁料数据采集。钢铁料(铁水、半钢、废钢)数据通过天车数据无线采集功能实现：在每台天车上安装分站，在服务器机房内安装无线主站，天车分站负责采集天车秤数据和位置数据，采集方式采用分时复用，主站轮询采集天车分站数据，通过采集服务器上的应用程序驱动和处理，将数据存放到关系数据库中。见图3。

图3 成本质量管理系统数据采集

各PLC数据采集。数据采集是实现L1自动化系统数据自动采集和存储的过程，直接采集PLC上的数据，通过OPC通讯协议对PLC上的数据进行采集。L1数据采集是120t炼钢MES系统的基础，必须保证生产过程数据采集可靠、及时。同时，数据采集系统的实施必须确保对原有控制系统和监控系统的正常、稳定工作不造成任何影响。

检化验仪器数据采集。德国布鲁Q8Magella真空型火花直读光谱仪，通过以太网访问光谱数据库完成数据的采集和管理。

需人工录入数据的采集。对于无法自动采集的数据，例如转炉工序的手投料、挡渣以及连铸的结晶器锥度等数据，建立人工录入窗口，由系统使用人员录入正确的数据。

三、系统功能

河北钢铁股份有限公司承德分公司的炼钢成本质量管理自动化系统主要有实时生产信息 、层级管理、历史趋势分析、信息数据监控及报警、生产报表及分析、生产节奏管理、质量报警等功能。有3个典型界面：一是关键质量点跟踪界面，主要包括二级、三级炉次号、钢种、装入量、废钢量、铁水温度、铁水成分等；二是单炉成本查询界面，主要包括炉号、吨钢成本、出钢时间、钢渣产生量、煤气回收量、铁水废钢消耗、顶吹氧消耗、溅渣氮消耗、底吹氩消耗等；三是生产实时监控界面，能实时显示转炉连铸LF炉及天车的生产过程状态。

四、结束语

信息化的发展为现代钢铁的生产过程提供了可靠的保证，通过全流程、全要素成本控制实现成本领先，对培育和生产具有高技术含量、高附加值的高端产品，提升品种钢和高端产品的比例，具有重要意义。

[1]邬丽莲，严小斌.强化企业管理，实现效益最大化[N].中国冶金报， 2010-06-05.

[2]闵国庆，姜稳准.提升产品质量 促进金刚石产业又好又快发展[J].超硬材料工程，2014(4).

（作者单位：河北钢铁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