马钢四钢轧钢包信息化系统的开发与应用

摘 要： 为提升钢包管理水平，改进钢包热状况，降低钢水出钢温降，减少生产成本，实现生产节能降耗及降本增效要求，马钢第四钢轧总厂依托在线MES开发了钢包信息化系统。在钢包周转和管理的基础上，提出钢包信息化的设计思想，构建了整个钢区对钢包的可视化跟踪，钢包状态与钢包参数的信息化共享，实时的掌握钢包的信息，有效的提高了钢包的红罐周转率，减少了1～2个钢包的周转，降低了能耗与节约了成本。

关键词： 钢包信息化；钢包；配包；温度

文献标示：B

引言

钢包作为钢水运转的载体，有机的链接着转炉、炉外精炼和连铸生产工序。其管理和调度对钢厂的运行优化与节能降耗有着重要的影响[1]。钢包作为炼钢厂生产过程中的载体，其周转、调度直接影响着炼钢厂的工序衔接和生产效率，对钢包状态的动态跟踪和管理能有效地掌握炼钢生产的节奏和物流实时动态，通过钢包运位置、热状况和生产钢种为炼钢持续高效的生产提供了必要的手段，同时也为全场钢包的实时管理提供了宝贵的现场实时数据[2]。

因此，建立信息化的钢包管理系统是十分有必要的，以马钢四钢轧钢包周转体系为研究对象，构建了钢包信息化系统，达到对钢包的可视化跟踪，钢包热状况、钢包生产钢种与钢包参数的信息化共享，随时随地的掌握钢包的信息，并建立共享数据库实现钢包信息在炼钢厂内的有效传递，有效的缩短钢包的停等待时间，减少了钢包的周转数量，提高了钢包的红罐率，降低了出钢温降和成本。

1、钢包周转过程的分析

钢包运行分为空包行走和重包行走两部分。重包运行是指钢包承接转炉出钢钢水，在合金微调站接收合金微调处理，根据工艺的需要，选择处理路径（LF、RH或双联），完成成分和温度的精确控制后在连铸台上完成浇筑成坯。空包运行是指浇铸完成后，钢包经行车吊运到在线铸余渣处理工位，对铸余渣进行在线处理、回收、热修等。在热修工位过程中，钢包要经过烧洗、换水口、装滑板和引流沙等操作，然后根据生产计划和钢包状态判断钢包热状况确定其周转计划。

2、钢包管理系统的功能

钢包信息管理系统跟踪在钢包管控系统中发挥着重要的作用，其利用三级MES、行车称重技术等对炼钢生产的所有炉次进行去向跟踪，达到主要钢水传递的自动跟踪，并按生产计划组织生产过程数据，实现炼钢-精炼-连铸生产自动化的管控目标。如表1所示为马钢四钢轧钢包信息化应用模块。

表1 钢包管理系统模块表

通过钢包管理系统可以将钢包耐材、厂家、包龄、烘烤的时间、冶炼钢种、停等待时间和盛钢时间等钢包数据建成共享 的钢包信息看板，不仅便于转炉、精炼、连铸等岗位人员查询，还可以为技术人员及时准确的查询和分析钢包信息奠定了基础。

3、鋼包信息化管理系统

钢包的有序运转是钢区炼钢连铸生产调度的重要环节，转炉出钢至连铸浇注的多道工序都是通过钢包承接完成的，很多钢种需要经过LF或者RH工序然后到连铸浇注，浇注结束后还有翻渣，倾翻台等操作工序，钢包的调度是否顺畅直接影响了后道工序和生产计划的顺利进行，对衔接生产物流状态、平衡各工序负荷、提高生产效率和节能降耗都有重要作用。

目前马钢第四钢轧厂炼钢区域生产设备包括3座300吨顶底复吹转炉、3座合金微调站、2座双工位LF精炼炉、2座双工位RH精炼炉、3台薄板坯连铸机。所冶炼钢种涵盖合金微调站直上连铸工艺、LF上连铸工艺、RH上连铸工艺、以及LF+RH双联工艺上连铸浇注。目前，生产过程中钢包的调度工作基本依靠当班操作人员对讲机和电话联系完成，合金微调站、LF、RH各工序在位钢包何时出站、连铸在线浇注的钢包何时能够浇注完毕、转炉何时需要归罐出钢等信息完全依靠当班操作人员通过对讲机和电话来获取相关信息，且信息处理能力因人而异，在生产组织上特别被动。基于此建立钢包信息化管理系统，该系统主要包括基础数据管理、钢包运行管理、生产工序管理、跟踪管理、报表管理等功能模块。以实现钢包的可视化管理，提高生产效率和质量管控效率。

3.1 钢包信息的数据维护

马钢第四钢轧总厂生产的钢种达到300多种，不同的钢种之间对敏感元素的要求很高，钢包作为钢水的承接器皿，对上下钢种间的使用会造成钢水的污染，从而导致钢坯质量损失。为了降低这一损失，我们增加了对特殊钢中的钢包的需求维护 ，特定钢种只能使用规定的钢包，有效降低了因钢包导致的钢水质量问题，提高了的钢水内控合格率。

3.2 钢包管理

马钢第四钢轧总厂钢区在钢包信息系统投用之前，钢包信息传递采用纸质记录方式，工序（包括转炉、精炼、连铸、热修、冷修）间的钢包信息交换通过无线通讯方式，经常出现数据不准确和传递效率低等问题，同时查阅钢包信息工作量大，繁琐，生产人员不能实时准确掌握所有钢包的运行状态和位置等信息，容易导致炼钢生产组织的混乱；钢包管理信息系统运行后，实现了钢包的全过程跟踪，包括位置和热状态、渣线、熔池等信息，钢包周转个数由以前的17个减少为15个左右。钢包管理系统包括：热修管理、归罐管理和冷修管理。

1、热修管理

热修管理钢包工序操作主要操作是对铸余渣进行在线回收、翻铸余、检查钢包包口、烧洗透气砖、检查滑板、检查上下水口、装填引流沙和确认残钢量等重要的钢包备周转操作。

2、归罐管理

钢包归罐时主要要考虑的生产钢种、路径和钢包耐材寿命等。这些因素以规则推理机的方式实现，主要规则如下：

（1）只有处于运行、待用和在线烘烤状态的钢包可以参加选配；

（2）待选钢包按照待用、在线烘烤和运行状态进行排序，对于待用状态的钢包，按照钢种、工艺路径和钢包要求进行排序；

（4）待选钢包必须满足渣线使用次数、熔池使用次数、上水口使用次数、下水口使用次数、滑板使用次数、透气砖使用次数的安全要求；

（5）同一类的钢包按照综合热状况进行选择使用。

3、冷修管理

冷修操作包括钢包耐材的维护和钢包烘烤监测，实现对烘烤过程的实时监控，尤其烘烤温度和时间的监控，将监控信息连接进入钢包状态跟踪及周转信息综合管理系统，实现对烘烤过程的实时监测；

3.3系统应用的优势

1、减少了钢包周转数量

钢包信息化系统应用生产后，统计得到的钢包运行优化结果如表2所示。

表2 钢包信息化系统应用前后钢包周转率和钢包数量对比

由表2可知，系统应用后加快了钢包的周转率，日产炉数67-81炉的钢包周转率由4.41炉/个提高到5.15炉/个以上，并且优化了钢包数量，其中优化最大钢包数量为0.64个，平均优化钢包数量0.57个。

2、降低了转炉钢水出钢温度

钢包信息化系统应用前后，IF钢转炉钢水出钢温度对比如表3所示。

表3 IF钢转炉钢水出钢温度对比

由表3可知，通过钢包信息化系统的管理，有效的提高了钢包的红罐率，强化了炼钢过程钢水温度控制精度，降低了转炉出钢温度，平均降低16℃左右，從而有效的降低了能源消耗。

5总结

本文通过钢包信息化系统的应用，实现了对整个钢区钢包的可视化跟踪以及钢包状态与钢包参数的信息化共享，可以随时随地掌握钢包的信息，提高了钢包管理的自动化水平，主要得到以下结论：

1、通过钢包信息化的应用减少了1～2个钢包的周转，降低砌包和修包成本，节约资金使用。

2、通过钢包信息的可视化查询可以看出每个工位上的钢包号、对应钢种、进站时间、出站时间等，可以实时掌握炼钢厂内任一钢包的运行状态和位置信息，及时有效的调配钢包。

3、主动控制钢水温度，提高钢水到达连铸中间包的温度命中率，稳定浇注温度，实现恒速浇注，改善铸坯质量。

参考文献

[1] 毕英杰.MES的整体构架及在钢铁行业的应用[J].控制工程，2005，12（6）：530-532.

[2] Sistilli ER，Erny EL. Computerized steel ladle tracking[C]//The ISS 76th Steelmaking Conference. Dallas：[s.n]，1993：63-66.

作者简介：张雷 （1980- ），男，安徽阜阳人，硕士研究生，主要从事炉外精炼工艺方面工作。