铁水分流智能调度系统的开发与应用

陈永金 唐 军 韦军尤 陆志坚 徐 东

铁水调度是协调高炉和转炉生产组织的核心内容，合理高效地对厂区内铁水分流至各炉座，是生产得以顺利进行的有力保证[1]。柳钢炼钢一区铁水供应现采用的是一罐制，受不同高炉来铁成分和温度波动的影响，每罐铁水成分和温度存在一定差异性。将不同成分和温度的铁水合理分配至冶炼不同钢种的转炉，同时使转炉的主要原材料供应更加稳定，是铁水工序的主要职责。

柳钢炼钢一区原铁水分流模式是人工根据铁水硅数、温度和钢种进行铁水分配。2017年4月开始，公司为降低生产成本，实施了低铁水消耗生产模式。此时，仍按原有的人工经验模式进行分配铁水走向，遇到了以下三个问题：1）受铁水岗位人员技能高低、铁水质量波动、品种排产要求等影响，容易出现铁水分流不合理的问题，大大增加了转炉冶炼难度，导致转炉动态冷料异常炉次多，造成转炉终点不稳、氧化性高、铁损大、转炉耐材侵蚀加剧以及合金损耗变大等问题；2）靠人工经验分流铁水的模式，由于缺少信息化数据支撑，对铁水工序的工作量化和评价起不到很好的指导作用；3）随着智能炼钢模型在一区的使用，如能根据炼钢模型中的冷料计算进行铁水分流，将会大幅优化铁水分流的合理性，最终以此计算值做基础，做到全自动分流铁水。

针对上述这些问题，车间技术人员通过对一区铁水分流调度管理现状进行深入调研，开发了一套适用于生产现场的铁水分流智能调度系统，实现了铁水分流更加科学合理，为炉前吹炼稳定顺行创造了条件。

1.分流系统的设计

目前，柳钢转炉炼钢厂一区生产系统的主要装备有：KR脱硫站3座、150吨顶底复吹转炉3座、150吨LF精炼炉2座、150吨RH精炼炉1座、7机7流全弧形连铸机2台、8机8流全弧形连铸机1台、板坯直弧形连铸机2台。常炼的品种有螺纹钢、冷轧基板、普板、碳板、60#/70#硬线、82B、模具钢、管线钢、低合金钢等（见图1）。

总体设计思路：从铁水二级采数程序获取铁水成分、重量、温度等信息，以废钢、铁水、留渣量、装入制度、入炉及终点标准等作为热源计算的基础，基于智能炼钢模型热平衡计算技术为核心，将厂内铁水按钢种、炉座工况等参数进行铁水预分配。该系统采用Viusal Studio 语言及ORACLE数据库提供数据存储服务。在铁水分流模块设计方面，考虑以下三点：

图1 铁水分流智能调度系统流程图

（1）在生产计划下达后，人工选择对应炉座，调用该炉座的模型参数，对现有库存铁水进行初步计算；

（2）利用智能炼钢模型中热平衡模块得出初始结果，依据结果中的冷料计算量，按程序中已建立好的铁水分流规则，自动计算出每包铁水分流的优先顺序；

（3）选定某包次铁水信息后，自动比对入炉标准和装入制度，在符合条件的铁水包次中则优先使用热量最少的。如果计算出的热量基本相同，则以铁水进厂先后顺序依次使用。如现场无符合使用规则的铁水，则第一时间采取分级调整废钢装入量。如调整后，仍不满足现场使用要求，则执行纯铁水预案。

2.主要实现功能

考虑到现场实际需求，即实现信息一目了然、响应速度快、分流规划操作方便，相关技术人员对该分流程序设计的界面进行布局，程序主要模块及可实现的功能：

（1）生产情况。便于铁水工了解、掌握转炉工序生产的实时状态。

（2）下炉计划。自动更新生产调度指令，方便铁水工及时做出铁水分流调整方案。

（3）废钢信息。实时显示最新废钢配比及称量状态信息。遇临时需要调整废钢装入量时，可及时查看相关物流、时间流信息，掌握临时调整的时间节点是否能满足生产顺行的要求。

（4）入炉标准。选定炉座和钢种后，系统自动比对分钢种入炉标准，确保入炉铁水条件与钢种需求标准一致。

（5）铁水分流参考。可实现厂房内所有铁水实时库存量查询、铁水质量信息实时更新以及每包铁水分流去向建议。针对异常铁水如进厂时间超长、铁水成分异常等信息，及时在界面内进行提醒、警示。另对转炉已用铁水未及时绑定对应的炉批号时，程序会及时对此条铁水使用信息进行变色提示。

（6）分流操作区。库存铁水不符合使用规则时，系统自动提示减废钢操作，铁水工可以在分流操作区内进行废钢装入量调整。对于异常铁水信息，如铁水成份异常、铁水超装等，程序会及时弹出字幕提醒。该模块也可以对每包铁水与行车号实行匹配，便于后期数据管控。

3.应用效果分析

该程序自2018年投入使用至今，运行稳定，实现了通过利用计算机实时了解铁水、废钢和转炉各工序的生产状况，为持续、有序地组织铁水提供了必要的生产信息，从而较好地满足了不同铁耗模式下的铁水分流需求，大大降低了铁水分流的工作难度，有效提高了加料跨物流运转效率，大幅度减少了转炉工序等待铁水、更换铁水的频次。在间接经济效益方面，由于铁水分流的合理性，为转炉吹炼稳定顺行、降低喷溅冒渣频次以及转炉炼钢模式化、标准化操作奠定了坚实的基础，也有利于系统钢铁料耗和除尘环保问题控制，且随着转炉冶炼过程的稳定，系统能效也得以提高，转炉辅助时间也比该程序投入前缩短了1.5分钟。

4.结语

该系统的成功应用，增强了铁水分流的科学性和合理性，实现了人与计算机之间的最佳分工，为岗位员工对现场的铁水分流提供了指导方向，使铁水分流工作更加简便、易上手，也为转炉高效实施低铁水耗吹炼工艺提供了保障，为车间降本增效工作打下了坚实的基础。下一步计划将此模型嵌入到一区生产调度系统中，实现“高炉—转炉—连铸”系统内铁水调度的智能化。