工业4.0引领智能电弧炉炼钢厂发展

1概述

如今，促进制造行业下一个阶段数字化进程的刺激因素主要有四个：1）数据量、计算能力和互联互通性的急剧提高；2）统计分析和商务智能一体化的出现；3）诸如触摸式接口和增强现实（AR）系统等新型人机接口；4）数字指令到物理世界转换技术的提高，例如高级机器人和3-D打印技术。这些技术革新即是通常所指的工业4.0。

Tenova公司已经制造出了应用上述刺激因素技术的新型控制和优化产品，特别是在“垂直一体化”和“水平一体化”两方面。“垂直一体化”通过增加特定设备和相应工艺的“知识库”总量，改善单体设备的控制和运行结果，如iEAF技术。“水平一体化”则集成不同的设备和工艺，从而整体控制和优化从原料到最终产品的整个生产循环过程，如iMeltShop概念。

2 垂直一体化：iEAF（智能电弧炉）

iEAF是一种专为电弧炉动态控制和优化而开发的新型自动化系统，系统基于集成了烟气成分的实时在线检测以及严格的动态过程输入量的在线工艺模型。

典型的iEAF层级犹如金字塔，从下至上包括：1）传感器和检测仪表；2）动态工艺模型；3）控制和优化模块。每一层都建立在前一层的基础上，并组成一个完整的系统。

在线传感器和集成的数学模型负责提供基本的工艺过程信息，从而能够进行电弧炉工艺过程的高级控制。不同的工艺模型对基本信息进行扩展，为电弧炉控制提供根本的过程信息。

传感器、真实的检测元件和仪表是iEAF系统的根本，包括多点NextGen烟气分析仪、炉压检测、烟气温度检测和烟气流速检测。设计这些传感器并安装在EAF（电弧炉）上下游的重要位置，用以实时采集必要的信息，从而计算出精确的质量和能量平衡，并得到工序的净能量。

3 水平一体化：iMeltShop （智能熔炼车间）

iMeltShop可帮助协调整个生产线，支持和指导生产管理中需要作出的操作指令。iMeltShop系统的创新理念主要关注每一个炉次冶炼的钢种，使每个独立的生产工序保持操作的一致性从而优化结果。系统从确定熔炼订单开始，跟踪生产工艺流程直到钢水凝固。“工艺流程一体化”的理念与最终产品相联系是这种方法的核心。

iMeltShop控制和调节所有参与运输环节的设备，促使它们以最优状态运行，从而达到资源占用最小化、效率最大化。通过改善产品质量的连续性和重复性，可以降低能源浪费总量以及成品残次品数量。同时，还有助于制定维修计划，并对工艺检修时停机和开机所需的时间和能源消耗进行预测。

iMeltShop系统为工厂在不同模式等级下的灵活运行提供了机会。系统优异的潜能促进了不同工序成本和运行模式下性能优化的持续发展。iMeltShop的设计和构建基于模块化结构：短期计划、上料优化、工厂监控、钢包跟踪、工艺和操作管理、数据挖掘和报表，将来出于需求，很容易进行配置并提高适应性。值得注意的是，iMeltShop的操作员界面是基于Web技术，以网页形式呈现，只要通过常用的Web浏览器，就可以从任意联网的PC或移动设备上进行访问，不同用户等级权限不同。

END