□ 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(zhì)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(zhì)量管理都是鋼鐵企業(yè)管理的重要內(nèi)容。自動化技術的應用，能夠?qū)掍摮杀疽约颁撹F質(zhì)量管理帶來積極的影響。根據(jù)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(tǒng)，并對其功能進行了介紹。

煉鋼成本質(zhì)量管理；PLC；網(wǎng)絡；天車數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；檢化驗分析系統(tǒng)

一、引言

隨著轉(zhuǎn)爐煉鋼技術的發(fā)展、煉鋼工藝的日趨完善，相應的成本與質(zhì)量領域的管理也在不斷地發(fā)展完善，成本與質(zhì)量管理也成為企業(yè)競爭力的核心內(nèi)容。在全球市場經(jīng)濟高速發(fā)展、企業(yè)間競爭日趨激烈的今天，管理日趨現(xiàn)代化、智能化、網(wǎng)絡化，同時成本控制仍是企業(yè)生存的最后一道防線。對于煉鋼企業(yè)，對從鐵水入廠到連鑄出坯的整個生產(chǎn)過程進行物料跟蹤，結合溫度、成分、工藝等數(shù)據(jù)理順生產(chǎn)瓶頸，提高調(diào)度質(zhì)量，跟蹤關鍵數(shù)據(jù)，從而提高生產(chǎn)的組織管理和過程控制水平。

二、煉鋼成本質(zhì)量管理自動化系統(tǒng)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(yè)二部120t系統(tǒng)有3座120t轉(zhuǎn)爐，其中1座轉(zhuǎn)爐提釩、2座轉(zhuǎn)爐煉鋼。自投產(chǎn)以來，各工序質(zhì)量、成本控制數(shù)據(jù)靠人工進行統(tǒng)計、整理。存在的問題包括：各級管理者無法快速了解各環(huán)節(jié)生產(chǎn)實時狀況，無法監(jiān)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(shù)據(jù)或信息；統(tǒng)計分析、報表生成需要大量人工，效率低；統(tǒng)計數(shù)據(jù)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)兩層皮，存在人為因素影響；原始數(shù)據(jù)多，利用率低；缺少體現(xiàn)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(chǎn)節(jié)奏、工藝制度(物料、溫度等)無法管控；質(zhì)量難以追溯、過程缺乏預警；等等。為解決上述問題，實現(xiàn)對成本核算、工藝管理進行客觀、準確、及時的數(shù)據(jù)采集，為領導決策提供支持數(shù)據(jù)，急需開發(fā)一套成本質(zhì)量信息管理系統(tǒng)。

2．項目建設目標

項目建設目標分為3部分。第一部分，實現(xiàn)現(xiàn)場設備的運行情況實時動態(tài)跟蹤功能。第二部分，實現(xiàn)成本管理功能，要求核算到各個工序成本，核算到單爐(轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄)。第三部分，實現(xiàn)對各工序質(zhì)量關鍵點的跟蹤管理，其中，質(zhì)量關鍵點如下：轉(zhuǎn)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(zhì)量管理系統(tǒng)主要具備以下功能：實現(xiàn)主要生產(chǎn)設備運行狀態(tài)、生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)的信息共享；滿足廠級領導、調(diào)度、工段的管理需求，定制相應的信息畫面，達到實時、動態(tài)、一覽式的效果；實現(xiàn)計劃管理、調(diào)度指揮、能源管理與生產(chǎn)動態(tài)一體化管控(要求必須包括天車稱的數(shù)據(jù))；實現(xiàn)班次成本自動計算與分析(要求必須包括天車稱的數(shù)據(jù))；數(shù)據(jù)不落地，無人為因素影響；實現(xiàn)過程預警與關鍵質(zhì)量點追溯；可自動生成報表。

3．系統(tǒng)組成

(1)系統(tǒng)總體架構

結合120t轉(zhuǎn)爐的數(shù)據(jù)特點和系統(tǒng)的需要，本系統(tǒng)將采用關系型數(shù)據(jù)庫來進行系統(tǒng)方案的設計，建造一個低成本、高效率的管理系統(tǒng)，同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)來源于生產(chǎn)、服務于生產(chǎn)。

關系型數(shù)據(jù)庫主要采用 SQL SERVER，通過硬件設備和LAN將現(xiàn)場數(shù)據(jù)集中采集到數(shù)據(jù)服務器，系統(tǒng)篩選、分析、推理，將歷史數(shù)據(jù)和結果數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫。WEB服務器提供WEB訪問服務，用戶可通過瀏覽器了解生產(chǎn)的實時信息，企業(yè)網(wǎng)絡上的每個用戶都能根據(jù)權限訪問數(shù)據(jù)庫，瀏覽生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。見圖1。

圖1 成本質(zhì)量管理系統(tǒng)總體架構

(2)系統(tǒng)網(wǎng)絡架構

關系型數(shù)據(jù)庫服務器和WEB服務器安置在機房，經(jīng)由防火墻連入煉鋼廠生產(chǎn)網(wǎng)，防火墻控制物流網(wǎng)絡和生產(chǎn)網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)訪問方式。見圖2。

圖2 成本質(zhì)量管理系統(tǒng)網(wǎng)絡架構

(3)系統(tǒng)幾項重點數(shù)據(jù)源的采集

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

圖3 成本質(zhì)量管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

各PLC數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集是實現(xiàn)L1自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動采集和存儲的過程，直接采集PLC上的數(shù)據(jù)，通過OPC通訊協(xié)議對PLC上的數(shù)據(jù)進行采集。L1數(shù)據(jù)采集是120t煉鋼MES系統(tǒng)的基礎，必須保證生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集可靠、及時。同時，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實施必須確保對原有控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定工作不造成任何影響。

檢化驗儀器數(shù)據(jù)采集。德國布魯Q8Magella真空型火花直讀光譜儀，通過以太網(wǎng)訪問光譜數(shù)據(jù)庫完成數(shù)據(jù)的采集和管理。

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

三、系統(tǒng)功能

河北鋼鐵股份有限公司承德分公司的煉鋼成本質(zhì)量管理自動化系統(tǒng)主要有實時生產(chǎn)信息 、層級管理、歷史趨勢分析、信息數(shù)據(jù)監(jiān)控及報警、生產(chǎn)報表及分析、生產(chǎn)節(jié)奏管理、質(zhì)量報警等功能。有3個典型界面：一是關鍵質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)實時監(jiān)控界面，能實時顯示轉(zhuǎn)爐連鑄LF爐及天車的生產(chǎn)過程狀態(tài)。

四、結束語

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

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

[2]閔國慶，姜穩(wěn)準.提升產(chǎn)品質(zhì)量 促進金剛石產(chǎn)業(yè)又好又快發(fā)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）

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1002-1779 (2015) 06-0037-02