钢铁行业MES解决方案——炼钢篇

• 摘要：炼钢区的钢产量和质量很大程度上决定了最终的产值和质量。因此，炼钢区的生产管理显得非常重要......

炼钢工序的主要目的是将来自高炉的铁水或废钢在炼钢炉中通过氧化、脱碳及造渣等过程降低有害元素，以满足钢材轧制的要求。炼钢的方法主要有三种，平炉炼钢法、转炉炼钢法和电炉炼钢。平炉炼钢由于炉体庞大、设备复杂、热效率低、生产率低等因素，已经被逐步取代。当今的主要炼钢方法为转炉炼钢法和电炉炼钢法。作为主要的炼钢方法，氧气转炉炼钢法有很多特点，如生产率高、原料适应性好、冶炼钢的品种多、原料消耗少、热效率高等。随着工业生产的发展，对钢的质量要求更高，对品种的要求也越来越多，尤其对特殊性能合金钢的需求不断增长。在电力技术基础上发展的电炉炼钢法更好的适应了这一趋势。电炉炼钢法是利用电能转换成热能进行冶炼的方法。电炉炼钢由于不外加燃料，可以避免从燃料中带入杂质。同时电炉炼钢能够精确控制炉温和冶炼气体成分，因此电炉炼钢的质量最好。随着电力工业的发展，电炉炼钢是增长最快的炼钢方法。

近50年来，钢水炉外精炼和铁水预处理是钢铁工业迅速发展起来的两项重要的工艺技术。这两项技术解决一些优质品种的生产和质量问题，并逐渐发展成为对完善和优化整个钢铁生产工艺流程不可缺少的独立工艺环节，有利于实现节能降耗，优质高效的钢铁生产总体目标。

GE针对炼钢区的MES解决方案功能模块如下：

生产排程

炼钢区的生产调度是以连铸为中心。系统接收ERP下达的铸坯生产计划、炉次计划，并根据连铸机和中间包的工艺要求，依次计算铁水包（或钢水包）到达铁水预处理、转炉（电炉）、二次精炼、连铸等区域的时间，生产出钢顺计划，最大程度保证连铸生产。调度员还可以在计划甘特图上进行人工拖拽调整，系统会根据调整进行自动修正甘特图，实现智能调整。

生产监控与实绩

生产监控的数据来源于生产现场的基础自动化设备，如PLC，DCS等，为调度层面和炉前工提供操作指导。

生产监控从对象来看分为三个层次：设备层面、订单层面、物料层面

系统在设备层面提供所有设备的生产状态总览，对象包括转炉、精炼设备、连铸机以及物流设备，如行车和钢水包。信息包括设备当前状态、炉次信息、预估信息（出钢温度，浇毕时刻等）。

信息从订单层面提供所有炉次的加工履历和当前位置，并以操作记录的形式进行自动存储，为成本管理和考核管理提供不失真的基础数据。生产调度员可以随时掌握炉次在各区域的关键信息，如钢水重量、温度、成分等。

系统从物料层面提供各料仓的散装料、合金料的存储情况和物料消耗情况，为现场生产的正常运行提供物料支持。

钢包管理

钢包是炼钢工艺中炉次的直接载体，功能管理包括钢包档案管理、钢包跟踪、钢包计划管理。合理周转钢包可以保证炼钢物流畅通、降低能耗。

炉次跟踪

炉次跟踪对于炼钢区的生产调度十分关键。炉次跟踪的信息来源于钢包跟踪，系统根据炉次跟踪记录自动产生炉次生产履历，从铁水预处理开始直至连铸机浇铸结束的过程处理信息为质量追溯、生产分析、成本管理提供了坚实的基础依据。

质量管理

• 产品技术标准管理
  

• 产品质量判定和跟踪
  

• SPC分析
  

• 质量统计

能源管理

炼钢区是钢铁企业的能耗大户，通过能源计划、能源计量，实现对炼钢厂水、电、风、气的有效管理，并通过能源计量考核，降低吨铁能耗。

考核管理

基于实时采集的不失真的生产数据，形成基于班组的考核报表，考核内容包括产量、工艺（终点温度命中率、终点碳含量命中率等）、消耗（氧气、散装料、合金料等）等内容，为提高产品质量和节能降耗提供帮助。

数据仓库

GE的数据仓库采用了强大的数据立方体分析技术，把已经非常强大的报表处理和分析能力又提升到一个新的水平上，帮助用户轻松获取整个炼钢区的相关生产信息——通过将实时数据的比特位及字节转换成关于订单、资产、生产、质量、产量及更多的有意义智能信息，从而为生产和过程数据提供有意义的参考。

通过MES的建设，能够为炼钢区带来如下效益：

• 通过生产排程和生产协调，有效实现炼钢区的炉机匹配，保证连铸机最大限度发挥能效，提高钢产量
  

• 通过有效的钢包周转管理和能源平衡管理，从物流和能源上保证炼钢区的有序生产
  

• 通过炉次跟踪，实现炉次信息的全程动态的显示和加工过程的自动记录，为产品质量追溯和工艺改进提供依据
  

• 通过客观真实的管理考核，有效调动员工的工作积极性，有助于操作工提高操作水平，同时实现节能降耗
  

• 通过对生产数据的分析挖掘，能够帮助企业实现更高层面的管理目标，如动态成本管理，负能炼钢等