现代炼钢车间数字化系统的运用和实践

龚明健，张生存，赵国伟

（共享铸钢有限公司，宁夏银川750021）

随着国家制造2025战略的提出和推动，各行各业都在向数字化、智能化方向转变，共享集团在十年前就开始着手进行数字化系统的建设，引进了大量的程序研发人员，经过这十年的研发，共享集团已基本完成了数字化建设，形成了以SAP系统为核心，人力资源、虚拟制造、焊接系统、熔炼系统等自主开发系统为辅助的数字化运行系统集群。在数据收集、过程监控、统计分析、成本监控、风险管控、人员培训等方面，为企业的生产管理、质量改进、成本改善、安全防范、效率提升及人才培养等领域提供数据支持及服务。本文主要介绍共享集团下属公司共享铸钢有限公司（KSF）的炼钢车间熔炼数字化系统。

1 熔炼系统的组成部分

图1 KSF熔炼控制系统主界面

KSF熔炼系统主要有六部分组成（如图1），包括系统管理、基础参数、数据信息、熔炼过程、浇注管理、统计分析，它是KSF炼钢车间重要的工作平台，能够监控冶炼时的安全、质量、成本、过程参数等数据，并能提供自动分析功能，为各项改进提供依据，而它的基础数据库（比如产品信息、成分、原辅材料等）又是从SAP、Lims等系统中调用的，即熔炼系统不是一个孤立的系统，它和公司的系统是互通的，这能做到数据出处的唯一性、准确性，避免数据错误，同时能节约系统的占用空间和储存。下面分别来介绍这六个部分的内容。

2 KSF熔炼系统详细介绍

2.1 系统管理

图2 系统管理板块

图3 基础参数板块

系统管理主要包括四个方面（如图2）：用户管理、更改密码、备份数据和恢复数据。用户管理板块可以添加和删除人员，并对人员进行详细的分类，分为系统管理人员、管理人员、一般人员、1、2型人员等，不同类型的人员有不同的权限，这有利于系统的运行和管理。更改密码模块可以对自己的密码进行修改，以使各个人员在系统的权限得到有效的维护，确保系统的有效运行。备份数据板块，主要作用是用户可以对非常重要的数据实施备份，如此可以避免数据丢失。恢复数据板块的作用是对用户不小心删除了的数据，系统会调用存储与服务器上大数据，实现数据的恢复。

2.2 基础参数

基础参数板块主要包含四个板块（如图3）：钢牌号、原辅材料实际成分、返回料实际成分、开炉前检查表。

钢牌号是引用Lims系统中的数据。Lims系统是我公司检测中心的核心系统，关于客户的成分、性能的相关数据全部出之于这个系统，故在冶炼前就调用这个系统的成分信息，冶炼时这个成分信息能够实时的显示在系统中，并且系统能够实时的判断，一旦超标会及时的提醒现场操作人员。

原辅材料实际成分板块中冶炼所用的原辅材料的实际成分均能显示，它也是调用Lims系统中的数据，目前KSF的所用原辅材料均在检测中心复检，复检的检测结果会录入到Lims系统中，这个板块就是调用了Lims系统的检测结果，如此现场操作人员就能清晰的知道所加合金是否合格，具体含量是多少，残余元素是否超标等情况（每批次合金含量都不一样）。

返回料实际成分板块主要运用于每个返回料的实际成分，主要作用是让现场每个人员能准确掌握每个返回料的成分，避免加错料，使钢液成分超标，造成成本的浪费。

冶炼前检查表板块是熔炼系统非常重要的板块，也是监控安全非常重要的措施，每天冶炼前安全管理人员下达冶炼前的检查表计划，现场人员对每一个检查计划要进行仔细的填写，填写完毕（如发现问题，要整改完毕）系统等全部变绿后，系统方可允许送电，否则操作人员无法送电（此系统和操控台连锁），如此能有效的避免各项设备带病作业，提高作业安全性。

2.3 数据信息

数据信息模块主要包括冶炼过程参数、关键过程参数、生产计划信息、变压器、电抗器报警记录等四个板块（如图4）。冶炼过程参数和关键过程参数板块主要是对冶炼的关键过程参数进行编辑和监控，生产计划信息跟踪周、月的生产计划信息，这个信息是直接从生产计划系统MES中调用。变压器、电抗器报警记录主要监控送电系统的异常，为设备维护和送电人员提供统计分析和数据支持。

2.4 熔炼过程

图4 数据信息板块

熔炼过程板块是该系统的核心，包括了冶炼的整个流程，共计11个模块（如图5）：冶炼前检查表的计划编制：用于下达开炉前的检查计划；冶炼前检查：用于实际冶炼前对各设备检查情况的填写；计划编制：用于熔炼工程师编制下达计划；备料：编制计划后进行备料计划的编制；备料审核：备料计划编制后，主管进行备料审核；现场工人按照审核后的备料计划进行备料，然后进行EAF炉过程控制（或者MF炉过程控制）、LF、VOD过程控制；冶炼完毕浇注后，填写浇注过程控制；产品浇注过程记录表，用于记录实际产品的浇注过程中的情况。在这11个模块中，EAF、LF、MF、VOD和浇注过程控制又是核心中的核心，能监控冶炼过程，按照工艺关键参数提示和监控现场人员的操作，比如温度、成分、氧活性、重量等，以此能够非常有效的提升冶炼的质量，同时能监控成本和安全，提高工作效率。冶炼完毕后还能够自动生成过程记录，可追溯性强。

2.5 浇注管理

图5 熔炼过程板块

浇注管理板块（如图6）相当于浇注记录汇总表，里面记录了所有铸件的详细浇注信息，我们能够通过查询的方式追溯浇注过程，方便快捷，改变了传统的纸质版浇注记录，查询以往的浇注信息费力费事，效率低下的现状[1]。

2.6 统计分析

统计分析板块如图7所示，该板块能够自动的统计分析每一炉的每一个关键过程参数，帮助技术人员分析冶炼水平、查找事故原因，对技术人员提出改进意见有非常重要的作用，同时能够统计每一炉的原辅材料使用情况，对企业的成本分析和控制有很强的指导意义。

图6 浇注管理板块

图7 统计分析板块

3 结论

（1）KSF现在已形成了以SAP系统为主，其他系统为补充的数字化系统集成企业。

（2）KSF熔炼系统包括六个模块，其中EAF、LF、MF、VOD、浇注过程控制板块是该系统的核心，它能指导和监控炼钢人员的操作，对提高产品质量、控制成本、提高效率等方面有非常重要的作用。

（3）KSF熔炼系统还能对其冶炼过程进行统计分析，对技术人员提出改进措施有很强的现实意义。

（4）KSF熔炼系统涉及到冶炼的安全、质量、成本、效率等各方面，能够全面解决炼钢车间的各项问题，是炼钢车间必不可少的数字化系统。