生产过程数据跟踪系统在炼钢转炉上的实施与应用

任华金,谢 超,张明星

(四川德胜集团钒钛有限公司,四川乐山614900)



生产过程数据跟踪系统在炼钢转炉上的实施与应用

任华金,谢 超,张明星

(四川德胜集团钒钛有限公司,四川乐山614900)

摘 要:针对四川德胜集团钒钛有限公司炼钢厂在转炉上实施与应用生产过程数据跟踪系统,解决了物流、生产、设备之间的矛盾,提高了生产过程中诸多要素的适宜性,加快了生产节奏,保存了物流的畅通,提高了设备的可靠性。

关键词:数据系统;炼钢转炉;实施;应用

1 引言

四川德胜集团钒钛有限公司炼钢厂通过三期技改在2012年1月完成了2套脱硫站、3座80t转炉、2套六机六流连铸机的建设。在炼钢生产组织和工艺过程上存在如下问题:一是物流上产品生产批量大,有大量的不同种类的原料和半成品及燃料同时进入生产过程(铁水、废钢、散状料、脱氧材料等);从铁水到钢水、再到连铸坯,在整个生产过程中,原材料的化学特性、物理特性和机械特性都在不断变化;在物流转换过程中,不但有热金属流的产生,而且伴有能量和水的大量消耗;是一个多维、非线性、动态和开放的复杂系统。二是生产工艺过程上,生产过程主要是连续的,带有间隙性,工艺路线相对固定,但存在多途径性,前后工序的物流协调、时间节奏匹配较困难,工序衔接不紧凑。三是岗位操作和设备管理上,存在诸多不规范和对生产过程无法进行跟踪、还原分析,特别是不能对转炉的工艺参数、操作过程以及设备运行状况进行系统分析、保存,对事故、故障无法进行统计分析。

结合我公司现有状况,完善转炉生产过程跟踪系统已经迫在眉捷,以进一步规范转炉冶炼操作技术,加强物流流通管理和生产过程管理,提高设备管理装备水平,实现转炉生产过程全程跟踪控制,提升转炉冶炼水平。

2 生产工艺流程及现状分析

全厂工艺流程如图1所示:

炼钢生产过程自动化系统现状:

图1　炼钢工艺流程图

改造之前四川德胜钒钛公司炼钢L1级系统覆盖了炼钢厂主要工艺环节,包括脱硫、转炉提钒、转炉炼钢、连铸等工序,具备了较好的技术及装备条件,为全厂生产过程数据跟踪系统的建立奠定了基础。在人力资源管理方面,经过多年的信息技术应用,已经具备实施全厂生产过程数据跟踪系统的人力资源条件。但是,四川德胜钒钛公司炼钢厂生产自动化系统应用现状存以下的问题:

(1)运行的各系统,都以满足现场的设备控制为主,缺少上位系统进行生产过程的管理,生产作业信息不能实时收集、及时有效的共享。

(2)各个工序岗位操作人员在进行正常生产的同时,还要在计算机终端上进行生产数据的电子记录,另外也要按要求在操作记录上进行生产实绩数据的重复记录。这些工作不但给岗位带来了巨大的工作量,数据的实时性和准确性无法保证,还使得前后生产工序基本不能有效的共享,仍需要通过电话进行联系通报必要的生产数据。

(3)由于缺少计算机系统软件支持,各个岗位的原始电子记录数据无法在其他管理岗位(如生产技术科等)直接计算处理,造成管理岗位人员需要手工按照原始记录,进行报表分析统计,不但工作量巨大,而且报表一旦调整,需要投入大量人工进行重新计算。关键工序基础信息状况见表1。

表1　

因此四川德胜钒钛公司炼钢厂需要通过生产过程数据跟踪系统来实现工序生产数据的自动收集及管理,自动的报表分析及统计,降低岗位的劳动强度;实现各生产工序之间的横向及纵向的信息集成,进而实现钢厂的功能集成,提升钢厂的整体经济效益,满足公司发展变革的需要。

为了达到生产过程数据全程跟踪实现自动化,经过认真分析研究,公司同意在转炉工序优先实施生产过程数据跟踪系统。

3 生产过程数据跟踪目标

(1)通过计算机系统手段实现相关过程数据的有效自动收集、管理、历史存储。

(2)通过自动工序生产数据收集,重点解决岗位操作人员手工数据多次(计算机终端、岗位记录)重复录入的问题。

(3)对自动收集的生产数据按照炉次、工艺路线组织后进行工序间的共享,实现炼钢厂的物流跟踪。

(4)对自动收集的生产数据按照生产统计要求,自动完成报表统计分析、历史数据查询。

(5)接收检化验系统铁水、过程样检化验数据。

4 生产过程跟踪系统主要功能

4.1 转炉调度监视功能

图2中:a.3座转炉实时状况;b.转炉产量;c.3座转炉的最近3炉的生产节奏;d.3座转炉倾动、氧枪变频器实时报警状况;e.技术指标及生产记录;f.转炉产量上班、当班、当日实时统计数据;g.3座转炉最近4炉生产节奏表,包含炉号、兑铁始、吹炼始、吹炼终、出钢始、出钢终、作业周期。

图2　(a) 生产调度监视主界面

图2　(b) 转炉倾动、氧枪变频器界面

图2　(c) 班生产技术指标界面

4.2 生产记录登记功能

图3中:a.转炉夜、白、中三班的生产指标录入、修改;b.转炉夜、白、中三班生产调度记事录入、修改;c.当日生产指标的录入、修改;d.单日工作安排内容录入、修改。

图3　生产记录登记主界面

4.3 设备监视功能

4.3.1 主监视功能(见图4)

a.转炉实时状态;b.转炉最近的操作事件;c.转炉最近变频器报警信息;d.转炉变频器实时监控;e.转炉氧枪变频器实时监控;f.其它设备实时监控。

图4　设备监视主界面

4.3.2 倾动设备监视功能(见图5)

a.转炉4个倾动变频装置准备好、故障、故障代码、电机电流实时值;b.曲线方式实时显示转炉4个倾动变频装置电机电流值;c.曲线方式实时显示转炉倾动控制参数,包含倾动角度、炉前速度、炉后速度、中控速度。

图5　倾动设备监视主界面

4.3.3 氧枪设备监视功能(见图6)

a.转炉A、B两个氧枪变频装置准备好、故障、故障代码、电机电流实时值;b.转炉A、B两个氧枪张力实时值;c.工作氧枪冷却水实时值,包括进水压力、进水流量、进水温度、出水流量、出水温度;d.曲线方式实时显示转炉A、B两个氧枪变频装置电机电流值。

图6　氧枪设备监视界面

4.3.4 其它设备监视功能(见图7)

a.转炉汽包设备实时值,包括汽包压力、汽包液位、补充水流量、补充水压力、出口蒸汽流量;b.转炉除尘设备实时值,包括风机转速、烟罩升降、煤气回收;c.转炉本体冷却水实时值,包含括炉体出水温度、炉体出水流量、炉体冷却水压力;d.曲线方式实时显示1#转炉汽包液位、汽包压力。

图7　其他设备监视界面

4.4 历史数据追溯功能(见图8)

完成设备历史操作事件、历史故障发生时倾动变频器电流趋势及倾动控制趋势。

图8　历史数据迫溯界面

4.5 设备运行原始记录功能

完成转炉设备原始运行记录分类查询及导出功能,包括操作动作、倾动系统、氧枪系统、转炉本体、顶吹系统、底吹系统、除尘系统、汽包系统(见图9)。

4.6 生产过程跟踪功能

图10中:a.转炉状态;b.转炉基本信息; c.转炉辅料信息;d.转炉生产时序;e.转炉测温;f.转炉合金加料;g.转炉过程样、成品样,提钒炉最近半钢样、钢渣样;h.枪位曲线;i.吹炼介质流量曲线。

5 效果评价

实施生产过程数据跟踪系统后解决了以下问题:

(1)采用实时数据对重要工艺控制参数进行数据收集并保存,其数据收集频率可缩短在毫秒级,以便工艺人员进行工艺分析及工艺事件事后追溯分析。

(2)通过对重要操作事件的记录,实现重要操作行为监控以杜绝操作违章,同时作为作业操作过程分析的依据以改进优化炼钢作业操作。

(3)通过计算机系统手段实现转炉相关过程数据(吹氧量、原辅料合金加料数据等)、重要工艺参数(枪位、转炉炉体位置、电机电流等)的有效自动收集、管理、历史存储(5到10年)。

(4)对自动收集的生产数据按照生产统计要求,自动完成转炉生产报表统计,提供量化考核依据。

(5)为工艺人员、统计人员提供转炉生产历史数据查询、重要工艺控制参数历史趋势查询。

图9　设备运行原始记录界面

图10　生产过程跟踪界面

(6)通过实现炼钢转炉工序从兑铁开始到出钢结束的时序跟踪,完整记录转炉冶炼周期的兑铁开始时间、主吹时间、补吹时间、出钢开始时间、出钢结束时间、溅渣时间,为炼钢优化工艺作业时间,加强物流衔接通过做数据基础。

运行两年多来,四川德胜钒钛公司炼钢厂的各项指标,特别是钢铁料消耗、辅料消耗、冶炼时间等等都有了大幅度降低,达到了历史最好水平,取得最佳效益。同时在生产组织上找到了最优的冶炼模式、最畅通的物流方式、最好的原料搭配。

通过对转炉工序生产过程数据跟踪系统的实施,不但为解决生产数据的存储查询、工艺纪律执行情况和设备运行优化控制等需求提供了最原始的依据,又改变了采用传统的管理方式和数据手工记录模式的低效率工作方式,也为我公司在脱硫工序和连铸工序采用生产过程数据跟踪系统提供了引领作用。

6 结束语

生产过程数据跟踪系统在转炉冶炼生产中的实施与应用,实现了生产过程自动化系统连接高层MES与底层基础自动化的沟通桥梁,以点到面,为建立完善的生产信息化平台打下良好基础,逐步从根本上实现了管控、经营、生产各个层面的优化控制与优化管理,全面提升了企业现代管理水平和综合竞争力。

Production Process Data Tracking System in the Implementation and Application of Steel-making Converter

REN Hua-jin,XIE Chao,ZHANG Ming-xing
(Productive Department of Sichuan Desheng Group Vanadium And Titanium Co.,LTD,Leshan 614900,Sichuan,China)

Abstract:Based on sichuan DE sheng group steel vanadium and titanium co.,LTD In the implementation and application of the production process of converter data tracking system,Solve the contradiction between logistics equipment,To improve the suitability of many elements in the process of production,To speed up the production rhythm,logistics flow,the reliability of the equipment.

Key words:data system;steelmaking converter;implementation;application

作者简介:任华金,主任工程师,主要从事炼钢设备技术和设备管理等工作。

文章编号:1001-5108(2016)01-0053-10

中图分类号:TF345

文献标识码:B