近日，“轉爐智能出鋼技術研究及應用”項目獲得首鋼科學技術一等獎。該成果的成功取得和實施應用，標志著首鋼自主掌握了大噸位轉爐自動出鋼技術，為實現轉爐煉鋼全過程智能化打下了堅實基礎。
近年來，國內鋼鐵企業涌現出大量的數字化轉型應用場景，一些煉鋼廠陸續引進了自動化出鋼技術，但大多存在噸位小、功能不完善、核心技術自主可控程度不高等問題。為推進首鋼鋼鐵業智能化升級，按照“首鋼‘十四五’智能制造技術創新規劃”制定的數字化薄弱環節“填平補齊”原則，技術研究院聯合股份公司和京唐公司成立了攻關團隊，開展轉爐智能出鋼技術研究。
自動出鋼是一項涵蓋圖像識別、算法優化、多設備協同控制、多專業合作，并且對系統可靠性、安全性要求極高的功能應用項目，主要目標是根據工藝要求對轉爐出鋼有關的所有設備進行控制，包括轉爐本體、鋼水車、合金溜槽、滑板擋渣機構等，從而實現出鋼過程的全自動運行。
對于傳統轉爐出鋼來說，爐口溢渣情況完全依賴人眼觀察調整，操作人員工作環境艱苦，但在自動狀態下又缺乏實時感知爐口溢渣情況的手段。為了解決這一痛點，項目團隊決定將圖像識別技術引入轉爐自動出鋼防溢渣檢測方法中，但是在對出鋼圖像進行分析時發現，添加合金時冒出的大量粉塵和出鋼過程中高溫熔融金屬導致的亮度驟變均會影響成像效果，導致無法準確判斷溢渣情況。針對此問題，團隊成員劉克東自主開發了粉塵識別算法和亮度補償算法，使出鋼過程圖像亮度變化平滑順暢，有效解決了干擾，實現了對爐口溢渣的自動檢測。
在調試中期，現場又出現了新的問題，轉爐在小角度傾動時出現卡頓和異響，嚴重影響轉爐控制精度，團隊在檢修維護后仍然無法解決問題，攻關一時進入了瓶頸。一天深夜，團隊成員王炳奎在等候班車時，看到遠處的車輛快速駛來又穩穩停住，汽車剎車時采用的防抱死制動系統（ABS）讓他忽然茅塞頓開。通過迅速、準確的點動抱閘，既能有效地使轉爐快速停下，又能減少制動系統的磨損。有了新的思路，團隊迅速投入方案設計，為了充分掌握不同班次搖爐工的操作習慣，團隊人員全天守候在搖爐室，等待每次出鋼那關鍵的6分鐘，他們仔細觀察，謹慎記錄，生怕漏掉任何一處細節，經過規律總結和系統優化，轉爐的卡頓和異響問題終于被成功解決，轉爐角度實現了0.1度以內的精準控制。
在出鋼過程中，鋼包車與爐體傾動角度需要緊密配合，想要實現安全生產和穩定運行，鋼包車定位系統至關重要。類似系統大多采用激光測距儀或視覺定位，但這些方法極易受周圍作業車輛、人員及粉塵的干擾，這也是很多鋼廠自動出鋼系統出現失敗的主要原因。項目團隊在調試鋼包車稱重系統時發現，稱重系統是通過安裝在鋼包車上的傳感器將數據無線傳輸到外部系統的。受此啟發，團隊創新性地開發了鋼包車無線定位技術，經過實驗室測試和現場實施兩個階段的持續優化，定位系統成功率大幅提升至98%以上，定位既穩又準，技術水平達到了國際先進。
為確保轉爐自動出鋼能夠安全平穩運行，正式上線前需要完成空載50爐、帶載100爐的試運行。京唐煉鋼部丁國慧帶隊赴股份公司進行技術交流，股份煉鋼部江騰飛耐心傳授調試經驗。在此基礎上，團隊組織了多次方案討論會，制定了多套突發情況應急預案，確保了熱試一次性成功。熱試后，為了能夠隨時溝通處理問題，項目團隊日夜輪班值守在現場，與煉鋼人員搖爐人員同吃同住，直到所有煉鋼班組都能熟練操作。
轉爐智能出鋼系統的成功應用離不開多部門、跨專業的協同與合作。團隊集合了技術研究院、遷順技術中心、京唐技術中心和股份、京唐等多家單位的精銳力量，既有自動化專業人員，也有煉鋼工藝專家，有科研人員，也有現場一線操作能手，大家齊心協力、各展所長，歷時5年，成功開發出了具有完全自主知識產權的轉爐智能出鋼技術，打通了轉爐智能煉鋼的“最后一公里”，目前該成果已在股份公司和京唐公司多座轉爐投入應用，并在持續推廣中。
據項目負責人、首鋼技術研究院冶金過程研究所王策介紹，近年來，圍繞鋼鐵智能制造，首鋼開展了一系列技術創新，從智能檢測設備開發到提升各工序智能化水平，再到智慧工廠示范項目，可謂多點發力，全面開花。下一步，團隊將“以點帶面”，按照先示范再推廣的路線，繼續在首鋼這片沃土深耕細作，為推進鋼鐵業數智化升級貢獻力量。
