“像首鋼京唐公司這樣的鋼鐵生產流程代表了鋼鐵企業未來的發展方向”。這是中國工程院院士主席團名譽主席徐匡迪對首鋼京唐公司的評價。
我國的鋼鐵工業正在由鋼鐵大國向鋼鐵強國方向發展,鋼鐵企業通過轉型升級,正在尋求新的可持續發展之路。首鋼京唐公司新一代鋼鐵流程的建成并投產,從理論到實踐,都為我國鋼鐵工業的未來發展提供了成功的經驗。
冶金工業的轉型升級與發展,是以建設新一代鋼鐵流程為主要目標。新一代鋼鐵流程的理念與架構,在綠色、環保、節能、可持續發展等方面完全超出了二十世紀鋼鐵流程的概念。
新一代鋼鐵工藝流程的主要內容
新一代鋼鐵工藝流程主要具有3項功能,即鋼鐵產品制造功能(構建高效、低成本和潔凈鋼生產體系)、能源轉換功能(能量流網絡體系構建、能源效率的提高和充分利用)、大宗廢棄物消納處理和再利用(爭取實現零排放),其主要內容包括原料動態優化配置、鋼鐵液態過程的連續與高效,特別是煉鐵、煉鋼界面技術,以及連鑄-熱軋界面技術和形變、相變相結合的控軋控冷技術。
新一代鋼鐵工藝流程的特征
新一代鋼鐵工藝流程和傳統的鋼鐵工藝有著本質的不同,只有理解并掌握了這些特點,才能更好地實現冶金自動化與新一代鋼鐵工藝流程的深度融合。
新一代鋼鐵工藝流程源于動態-精細準確的設計理論研究和方法創新,特別是物質流、能量流、信息流的三流合一。新一代鋼鐵工藝流程的研發、運行要落實到高效率、低成本潔凈鋼生產和制造體系的構建、運行,能源調構中心的構建和優化運行,并建立起全流程的數據信息控制中心。新一代鋼鐵工藝流程不僅適用于高端鋼鐵產品生產的需要,同時也能滿足長材、特殊鋼的生產需要。新一代鋼鐵工藝流程將推動冶金企業向著資源節約、環境友好的方向發展,并通過物質流、能源流、信息流和資金流的延伸,推動冶金企業發展循環經濟,實現低碳、綠色的生產。
在新一代鋼鐵工藝流程中的作用與地位
新一代鋼鐵工藝流程的建設,為自動化控制系統應用的發展提供了廣闊的空間,但要求和水平也越來越高。面臨新的挑戰與歷史性跨越,通過采用自動化控制論中先進的建模理論以及數據挖掘與優化技術,就可以在新一代鋼鐵流程中實現全流程的智能化控制,使新一代鋼鐵流程做到真正意義上的實至名歸。
(1) 自動化技術是新一代鋼鐵工藝流程的重要組成部分
新一代鋼鐵流程和傳統鋼鐵生產工藝有著本質的區別,自動化技術成為新一代鋼鐵工藝流程的重要組成部分。在新一代鋼鐵流程中,許多工藝條件都包含著自動化技術內容,如高品質鋼“全三脫”自動化煉鋼工藝;形變、相變相結合的控軋控冷技術等。說得通俗一些,你如果不會計算機操作,你就無法走上操作崗位去煉鋼、軋鋼。以新一代鋼鐵流程中的“一罐到底”新技術為例,首先,煉鐵、煉鋼的生產計劃的銜接,鐵水罐運輸路徑的選擇等,都需要自動化、信息化技術的支持。而且都是利用如物聯網技術、MES(制造執行系統)等高新自動化、信息化技術的支持,才能夠實現。
進入新世紀以來,我國實施的工業化與信息化兩化融合戰略已經初見成效。其本身也就證明了自動化信息化在我國工業化進程中的作用與地位。所以衡量我國鋼鐵工業的發展水平,不僅看冶金工藝技術本身,還要看其機械化水平,更要看其自動化、信息化控制系統水平。首鋼京唐公司新一代鋼鐵流程的建成并投入使用,用事實證明了兩化融合的必要性與重要性。同時也標志著冶金自動化開始參與并影響著鋼鐵工業轉型發展的方向,使我國鋼鐵工業朝著 “綠色、清潔、低成本、高效率”的方向健康發展。
(2) 數據處理技術貫穿整個新一代鋼鐵流程
數據在冶金企業內部經歷了一個由資料—資源—資產的發展歷程,數據的作用也由小變大,直至現在正在發揮著關鍵性作用。數據的生命周期包括:數據產生、數據采集、數據傳輸、數據存儲、數據處理、數據分析與數據應用和展示等各個環節。其中數據分析與應用的“含金量”最高。數據的應用也由離散型應用開始實現連續性應用。新一代鋼鐵流程要實現精細化管理與生產,都要靠數據來實現。通過對數據的處理、分析與應用,釋放出數據背后的能量,并發現其存在的潛在價值,以創造新的更大的財富。
新一代鋼鐵流程對數據的要求也是越來越高,首先是全,其次是實時性好,第三精度要高,所以對數據的采集、存儲、挖掘與分析以及優化等各個環節都要有相應的自動化信息化技術來保證實現,其中技術難度較大的是數據產生與采集,也就是說,檢測技術的水平,決定著數據應用的水平。
(3) 數學模型的應用在新一代鋼鐵流程中處處可見
數學模型是自動化信息化控制的核心技術。數學模型顧名思義,就是用數學語言對自然科學界和社會科學界內所發生的現象進行客觀準確的描述,然后選擇合適的算法對這種數學語言的描述過程進行解析,并將這種解析算法用計算機語言進行翻譯,并最后確定相關的參數與系數。數學模型在新一代鋼鐵流程中的應用,不僅包括管理層面,也包括生產過程控制方面的應用,它是整個自動化控制系統的核心,無論是高爐冶煉專家系統還是潔凈鋼一鍵式自動化煉鋼,尤其是在連鑄、冷熱連軋自動化控制系統中,數學模型都在發揮著越來越大的作用。數學模型的應用既是新一代鋼鐵流程實現智能化數字化控制的需要,也是自動化技術在新一代鋼鐵流程中作用與地位的體現。
首鋼京唐公司新一代鋼鐵流程的建成并投入使用,為我國鋼鐵工業發展的理論研究、鋼鐵企業新廠的建設以及老廠的改造,特別是所有鋼鐵企業在轉型升級進程中發展循環經濟,實現可持續發展,都有重要的指導意義。
開發新一代鋼鐵工藝流程,構建中國鋼鐵業21世紀的概念工廠,其實質就是自動化信息化與工業化有機結合,實現生產力的跨越式發展。這種方式充分突出了科學技術的先導作用,其次突出了經濟增長模式的優化,有效克服了先工業化再自動化和信息化、粗放型經濟增長方式等問題,真正意義上實現了自動化、信息化帶動工業化,工業化的發展又促進了自動化、信息化的發展,并最終實現鋼鐵工業的可持續發展。
摘自《自動化博覽》2013年8月刊