探访国家智能制造示范工厂唐钢公司——
“一键炼钢”成为现实
(资料图片)
图为唐钢公司中控室。 河北日报记者 贡宪云摄
炼钢现场与中控室仅一墙之隔。一边是炼钢转炉，火红的钢水在炉内翻滚涌动，钢水温度高达1600摄氏度。一边是中控室，电脑屏幕呈现各类炼钢画面，室内温度不到30摄氏度。
中控室里，董恩紧盯电脑屏幕上每一项参数，轻点鼠标，转炉及配套设备开始自动运作。一炉钢炼完，他又开始炼下一炉钢的操作。
董恩是河钢集团唐钢公司炼钢作业区的炼钢工人。在唐钢公司，像“一键炼钢”这样的智能炼钢场景每天都在上演。该公司将数字技术融入生产工艺，对炼铁、炼钢、连铸等环节进行全流程智能化控制，引领钢铁产线数字化转型，被评为国家2022年度智能制造示范工厂揭榜单位。
大数据时代，钢铁行业数字化转型恰逢其时。近日，记者来到位于乐亭经济开发区的唐钢公司，深入生产车间，探访制造流程，感受钢铁产线与数字技术融合带来的独特魅力。
图为唐钢公司无人天车仓储区。河北日报记者 贡宪云摄
智能炼铁 提高铁包周转率，保障铁水质量
6月28日，唐钢公司炼铁作业区。
红彤彤的铁水从高炉流出来，灌满铁包后，通过天车运往炼钢转炉。整个过程是机器在自动运作，几乎看不到人影。
“铁包运输，看似简单，其实不易。”唐钢公司生产制造部副部长帖新锋说，铁包调度涉及设备较多，炼铁时间又不固定，已制定的铁包计划经常受到突发状况的干扰，导致铁包调度存在不确定性难题。
2021年4月，河钢集团与中国钢研集团联手实施唐钢公司流程优化与智能化运行项目，铁包智能调度就是其中一项重要内容。
“实现铁包智能调度，首先要做到流程固化，即对出铁、脱硫等工序路线进行精密设计，在此基础上再对调度系统进行优化。”帖新锋说，他与中国钢研集团课题组成员一道，对铁包运输路线进行实地调查，收集了铁包运行大量数据，并一遍遍地进行推演和模拟。
铁包分为大铁水包和小铁水包，如何匹配使用？炼钢产线有两座转炉，如何实现铁包精准调度？经过反复试验，他们开发了包括出铁、炉下配包、接铁等工序在内的铁包智能调度系统。新系统投运后，效果立竿见影，目前唐钢公司铁包单日周转率由过去不到3.0次提升到3.8次。铁包周转率的提高，降低了铁水热损耗。铁水温度稳定在1400摄氏度左右，比过去提高了约30摄氏度。
“实施铁包智能调度，不仅提高了铁包运作效率、降低了生产成本，还有利于铁水温度稳定，保障了铁水质量。”帖新锋说。
不光是铁包。在装铁过程中，他们积极应用自主研发的定位控制技术和模型算法，通过柔性精准控制和高度标准化作业，国内首次实现智能化转炉自动装铁，缩短装铁时间，降低能源消耗，提升产线效率。
“在炼铁各环节中，我们对相关数据进行采集、整理和分析，自动生成报表，绘制参数变化曲线，为智能炼铁提供了数据支撑。”帖新锋说。
“一键炼钢” 转炉出钢时间缩短10%，提高生产效率
6月28日14时许，在唐钢公司中控室内，炼完一炉钢，董恩下意识地核算了下时间，花了32分钟。“现在转炉炼的是电工钢，一共要炼12炉，32分钟是炼钢耗时比较短的。”董恩说。
炼钢耗时，是衡量钢铁生产的关键性指标之一。
董恩从事钢铁生产很多年。过去，缩短炼钢耗时，主要靠经验丰富的老员工的摸索和试验。“炼钢环境特殊、工艺复杂，在保证质量的前提下，即便想要缩短1分钟炼钢时间，也是相当困难的。”董恩说。
数字化技术，给缩短炼钢耗时带来了转机。
该公司开发的智能炼钢系统，可以自动加料、自动吹炼、自动出钢、自动吹氩，实现了钢铁生产过程的一键式操作。
“过去，一个转炉至少要8个工人，现在只要5个人就行。”帖新锋说，“一键炼钢”成为现实，不仅降低了工人劳动强度，还提高了生产效率。如今，公司转炉炼一炉钢平均耗时34分钟，转炉出钢时间比过去缩短10%，平均吹氧时间缩短了20%。
安全生产是钢企的生命线。“我们的工作环境更加安全舒适了。”董恩说，以前，钢铁工人都要穿着厚厚的帆布工作服、戴着安全帽作业。现在，他们在中控室内动动鼠标就能发出指令，远程操作炼钢设备。一天工作下来，他们身上的白色工装纤尘不染。
智能检验 机器作业，170秒取得样品检测结果
钢材检验是钢铁生产的重要环节。
记者来到唐钢公司炼钢作业区，只见机器人挥舞手臂，将瓶盖大小的钢水样品从转炉中取出，放在一个圆柱形铁盒子中，通过800米长的管道，送到铁钢分析作业区。
“我们管这个盒子叫小炮弹。”唐钢公司铁钢分析作业区检验员常玲说，“小炮弹”抵达铁钢分析作业区后，这里的直读光谱仪、荧光光谱仪、氧氮分析仪、碳硫分析仪等智能设备开始自动运作：打开盒子，取出样品，磨出一个亮面，取几个点位进行分析……只用170秒就能取得检测结果，上传到企业质量控制系统中。
“过去检测样品，检验员走到炼铁炼钢作业区，就要花费5分钟。取样、分析，样样靠人工，耗费了大量精力和时间。”常玲说，现在，不需人工取样，就能完成铁水钢水样品检测，这是数字技术带来的改变。他们依托自主研发的LIMS（实验室信息管理系统），实现铁钢分析作业区全部质量控制数据的线上采集和自动判定，人工委托试样的线上委托和结果传输，所有数据线上管理。
该作业区建立了智能化样品立体库，改变过去人工收样、存样的工作模式，样品检测之后通过皮带自动传送到样品库，由样品库自主进行分类存放、定期弃样，使得样品检测变得更加有序和高效。
5G技术的应用为企业巡检带来了巨大的改变。唐钢与中国移动和华为合作搭建5G网络，目前已建设5G基站18座，基本实现厂区内5G信号全覆盖。利用5G技术，配合“5G+”智能点检功能，可预知设备的运行状态和提前预警，提高维修效率，降低运营成本。
常玲表示，接下来，他们将围绕样品氧氮分析自动化、炉渣检测数据快速比对等展开技术攻关，利用智能化检测优势，不断夯实智能制造基础。
产销一体 每块钢材都有身份信息，能追溯“前世今生”
“以前，我们也跟生产、销售部门打交道，可是，从没有走得这么近。”在唐钢公司中控室，唐钢公司信息自动化部部长李晓刚感慨。
促成这种变化的，是该公司开发的产销一体化信息管理系统。这个系统以订单为牵引，以满足终端用户需求为目标，将公司的生产、技术、质量、销售部门紧紧结合在一起。
李晓刚举了一个例子。现在汽车行业制造商要求汽车用钢必须建立完整的追溯系统，汽车用钢一旦出现质量问题，就能快速分析、追查是在哪个生产环节出了问题。“比如说，汽车用钢有不规则划伤，想在上千米的轧钢产线中找出问题根源，一个个设备去排查吗？显然不现实。只能靠钢材在制造过程中产生的数据信息来解决。”李晓刚说。
“每块钢材都有自己独有的身份信息，能追溯‘前世今生’。”李晓刚说，他们将每块钢材的性能、成分，以及铁水状态、钢水状态、板坯状态时的工艺和生产数据信息纳入产品谱系，给产品的质量追溯提供了数据支撑。
李晓刚将钢铁生产过程比作一个餐馆出餐的过程，产销一体化信息管理系统保障“菜品”满足客户口味要求，质量设计模块负责识别“配菜要求及烹饪手法”，质量管理负责把控“出菜过程”。“做出来的菜品相或者味道不好，是加工过程问题，还是原材料选择问题，都有记录可循。”李晓刚说。
此外，他们还跟生产、销售部门一起，主动介入客户产品早期开发，第一时间了解市场需求，使得钢材研发和生产更加贴合客户多样化、个性化需求。
数字赋能，迈向高端。目前，唐钢公司已完成超低碳钢、汽车大梁钢、车轮钢等34个系列、248个重点钢种的研发生产，热轧产品和冷轧产品的高端品种钢比例分别为87%和76%。（河北日报记者 贡宪云）
■记者手记
加速钢铁业数字化发展进程
大数据时代，河北省钢铁业数字化转型取得了一定成就。
然而，记者采访中了解到，很多钢企开展数字化转型并非一帆风顺，也遇到不少难题。比如，如何打通“信息孤岛”，实现各部门间信息共享和协调？如何培养员工的数据思维意识？如何建立数字化标准体系？
唐钢公司站在行业前沿，融合互联网、大数据、5G等技术，探索建设了覆盖全生产流程的智能制造体系，为钢铁企业数字化转型树立了标杆。
在唐钢公司，烧结、炼铁、炼钢、连铸等各工序都建立了数据采集点，生产运行、能源环保、物流状态等都有相匹配的数字化系统同步运行，配合智能无人化料场、无人天车仓储区等系统，做到了全流程智能化控制。
数字化转型是提升我国钢铁产业核心竞争力的重要手段。
作为企业，应着力在建设数字化基础设施、完善数据管理体系、培养专业数字化人才等方面下功夫，实施关键共性技术攻关，提高智能化生产水平。河北省相关部门也应围绕企业需求，整合行业资源，构建上下游协同创新“生态圈”，促进钢企和科研院所、高校间的交流合作，加速钢铁业数字化发展进程。
钢铁业数字化转型，正当其时，前景广阔。（贡宪云）
