河钢唐钢新区数字化绿色智能工厂的设计与实施

河钢唐钢新区是河北省钢铁企业转型升级、结构调整的示范工程,是河钢集团全力推动高质量发展的行动体现.项目以"绿色化、智能化、品牌化"为建设目标,通过对全流程进行解析与集成,科学匹配工序单元,采用最先进的流程界面技术,实现钢厂"动态-有序"、"协同-连续"的精准设计;实施三维数字化设计,通过能量流与物质流高效耦合,将数字化...     

河钢唐钢新区品牌化工厂的设计与建设

河钢坚决贯彻落实创新发展理念,依照打造"品牌化"工厂的高端定位,运用最新的钢厂动态精准设计、集成理论和流程界面技术,采用230余项前沿新工艺、130多项钢铁绿色制造技术和现代化大型化的装备,全面建设了河钢唐钢新区.从河钢唐钢新区品牌化的建设理念与高端产品定位、先进装备与特色工艺技术等方面,论述了项目建设的智能化、绿色化...     

以“绿色化、智能化、品牌化”为目标规划设计河钢唐钢新区

 河钢唐钢新区是河钢集团深入贯彻落实习近平总书记关于“坚决去、主动调、加快转”重要指示精神和河北省钢铁产业结构调整的具体实践,也是河钢坚决贯彻落实新发展理念,全力推动高质量发展的行动体现。项目以“绿色化、智能化、品牌化”为建设目标,以物质流、能源流、信息流的连续化、简约化、紧凑化为方向,运用最新的钢厂动态精准设计、集成理论和流程界面技术,采用230余项前沿新工艺、130多项钢铁绿色制造技术,涵盖整个原料、焦化、烧结、球团、高炉、转炉、轧钢工艺流程,将河钢唐钢新区打造成为环保绿色化、工艺前沿化、产线智能化、流程高效化、产品高端化的世界级现代化沿海钢铁梦工厂。     

关于智能化钢厂的讨论——从物理系统一侧出发讨论钢厂智能化

 钢铁工业是典型的流程制造业,制造流程是其物理特征。通过对钢铁制造流程内在特征的研究,阐述了对钢厂智能化的认识,探讨了推进钢厂智能化的思路及其内涵,包括智能化设计、智能化物流、智能化物质流/能量流/信息流的组织与调控、智能化经营和服务等。指出流程型智能化制造的物理系统要以动态-有序、协同-连续运行为其网络结构及程序优化的导向,并以此物理系统（流程系统）为本体与智能化信息网络系统融合,实现全厂性动态运行、管理、服务等过程的自感知、自决策、自执行和自适应。智能化钢厂的建设,需要深刻理解制造流程动态运行过程的物理本质,构建起植根于流程运行要素及其优化的运行网络、运行程序的物理模型,进而构建全流程网络化、层次化信息流模型。钢厂智能化不只是数字信息系统,必须高度重视物理系统的研究,必须是有物理输入/输出的物质流网络、能量流网络和信息流网络“三网协同”的信息物理系统。钢厂智能化既要重视数字化信息网络系统的研发,更要重视制造流程（物理系统）中物质流网络、能量流网络的结构优化和运行程序优化,通过以制造流程物理系统结构优化和数字化信息系统相互融合来实现钢厂智能化。     

主编寄语

冶金流程工程学是"钢铁冶金大家"殷瑞钰院士的集大成理论,理论从冶金专业和工程哲学的高度,全面阐述了钢铁制造流程物质流、能量流、信息流运行的物理本质和动力学原理.通过阐明冶金制造流程动态运行过程的物理本质及其本构特征以及冶金流程宏观运行动力学,建立了新一代钢铁制造流程的理论框架,为新一代绿色化智能化钢厂的建设提供了顶层设...     

数字赋能 助力唐钢实现新跨越

<正>上榜“国家级”榜单,成为高端钢材“智能制造示范工厂”;融合互联网、大数据、5G 等技术,打造国内钢铁企业首个覆盖全生产流程的智能制造体系......一项项荣誉、成果展示着河钢集团唐钢公司80年来在智能制造领域的不懈追求与积极探索。作为中国钢铁行业的智能化典型示范工厂,唐钢以数字之钥,开启智能绿色钢铁未来之门。下面从3个方面展示唐钢将智能技术与钢铁深度融合,依靠数字赋能企业高质量发展。     

冶金流程工程学理论在唐钢新区的应用实践

在冶金流程工程学理论指导下,唐钢新区开展了流程优化与智能化运行的研究与实践。以提升流程自组织性和他组织力为出发点,围绕各工序高效稳定、界面流畅贯通、流程动态有序且连续协同运行3个层次开展攻关。以物质、能量、时间、空间、信息“五维”动态甘特图为核心,通过物质流、能量流、信息流协同优化,构建信息物理融合系统的技术路线。总结了在炼铁-炼钢界面优化和铁水动态调度、炼钢区段“一对一”层流高效协同运行、钢区界面优化和动态调度、连铸-热轧界面流程优化及协同调度等方面的阶段进展和指标改善情况。     

主编寄语

正冶金流程工程学是"钢铁冶金大家"殷瑞钰院士的集大成理论,理论从冶金专业和工程哲学的高度,全面阐述了钢铁制造流程物质流、能量流、信息流运行的物理本质和动力学原理。通过阐明冶金制造流程动态运行过程的物理本质及其本构特征以及冶金流程宏观运行动力学,建立了新一代钢铁制造流程的理论框架,为新一代绿色化智能化钢厂的建设提供了顶层设计和理论遵循,是指导和推动我国钢铁工业高质量发展的重要理论支撑,也是行业学术研究的热点领域。     

主编寄语

正冶金流程工程学是"钢铁冶金大家"殷瑞钰院士的集大成理论,理论从冶金专业和工程哲学的高度,全面阐述了钢铁制造流程物质流、能量流、信息流运行的物理本质和动力学原理。通过阐明冶金制造流程动态运行过程的物理本质及其本构特征以及冶金流程宏观运行动力学,建立了新一代钢铁制造流程的理论框架,为新一代绿色化智能化钢厂的建设提供了顶层设计和理论遵循,是指导和推动我国钢铁工业高质量发展的重要理论支撑,也是行业学术研究的热点领域。     

钢铁行业智能制造现状及发展途径

智能制造既是钢铁行业转型升级的需要,又是钢铁行业高质量发展的保障。本文结合钢铁行业智能制造现状,提出钢铁行业智能制造发展过程中存在的问题,并指出建立完善的钢铁行业智能制造标准体系,加强智能制造基础建设推进工业互联网发展应用,建设融入钢铁全流程的智能制造平台,建设钢铁行业智能制造公共服务平台、推进产业协同应用是助力钢铁行业智能化、数字化、绿色化水平提升,推动钢铁行业实现智能转型与升级的重要途径。     

“绿色、智能、高效”的新一代电炉短流程特钢厂——河钢石钢新区

 河钢石钢新区是河钢集团全面贯彻落实习近平总书记关于“坚决去、主动调、加快转”指示精神和河北省钢铁产业转型升级的具体实践,也是河钢坚决贯彻落实新发展理念,全力推动钢铁产业高质量发展的行动体现。河钢致力于将石钢新区打造成为生产绿色、产线智能、流程高效、产品高端的现代化特钢梦工厂。河钢石钢新区是以“绿色、智能、高效”的设计理念,以冶金流程工程学理论为指导,运用冶金制造流程动态有序、协同连续的物理系统及流程界面技术规划设计的新一代电炉短流程特钢示范项目,是全球特钢企业智能制造、中国钢铁产业转型升级之由钢铁长流程转变为短流程的生动写照。河钢石钢新区在短流程工艺革新、全工序超低排放、智能制造等各方面,汇集了当今世界最卓越的设计元素和理念。项目集成应用了70多项行业最先进的短流程前沿工艺和绿色钢铁制造技术,定位3大系列高端产品,实现超低排放。项目涵盖了国内首台套大型双竖井废钢预热型超高功率直流电弧炉以及国际上断面最大、建造深度最深的特钢大方坯立式连铸机,有力地推动了中国高端装备制造用钢材的均质化水平和国产化替代步伐。河钢石钢新区带动了京津冀区域特钢品牌升值,代表了双碳目标下钢铁行业新一代绿色智能高效的电炉短流程钢厂发展方向,也为中国钢铁工业电炉短流程的发展做出了示范。     

基于绿色钢铁的转炉炼钢工艺设计及生产

 “碳达峰”和“碳中和”目标的提出,使得绿色钢铁的概念受到广泛关注。绿色钢铁不仅是指钢铁企业的排放指标优良、环境优美,更是要打造工艺优化、设备优化、流程优化的铁素流、能量流和信息流“三流归集”的低碳、低成本的生产线,实现企业从设计、建造、生产到淘汰的全寿命成本最低的目标。当前以降低生产排放,合理循环利用为主要目的的长流程生产工艺,以副枪+动态控制的自动炼钢,集成废钢预热、一罐到底、钢包加盖、合金烘烤、下渣检测、滑板挡渣、余热回收利用、干式一次除尘+二、三次除尘+散点除尘、钢渣综合利用等设备和技术,在已投产的项目取得了良好的效果,且仍在持续改进和提高。此外,在进行平面设计和工艺设计时,应充分利用场地天然地势高差,重视降低生产运行成本。同时,生产企业还应培养建立绿色钢铁生产的专业化人才队伍,注重从生产管理入手,规范信息管理,优化生产调度和工序衔接,提高全流程的物质转化与能量转换效率。建立着眼于从原料到成品的全流程的物质流、能量流和信息流的管理,实现以产品质量定原料的“定制化”生产模式。以打造全寿命成本最低的钢铁企业为目标,开发涵盖工厂设计、建造和生产运行的全寿命智能管理软件,管控全寿命周期内的各阶段成本,从而实现真正意义上的绿色钢铁生产。     

培育产业发展新动能——打造钢铁竞争新优势

 为了说明山东泰山钢铁集团有限公司(以下简称泰山钢铁)在充分学习实践冶金流程工程学方法以来取得的成果,主要介绍了泰山钢铁在能源诊断与运行优化、管理流程一体化、生产流程运行与优化、界面技术优化、产城融合技术研究、品牌建设等方面取得的成效。在品牌建设方面,对常规产品实现窄窗口管理,建立工艺窄窗口标准,提升了产品质量;对不锈钢的关键产品界面问题采取了优化措施,430产品整体冶炼周期缩短23 min,钢水在钢包内等待时间缩短50 min,过程质量指标的稳定性也有了明显提升,日产量增加了480 t,每年减少碳排放1 000 t;同时创新应用SBU运营机制,强化了用户服务和应用研究。下一步泰山钢铁将继续学习冶金流程工程学理论,借鉴国内外先进钢厂经验,借助院士专家团队理论方法与人才技术资源建设绿色智能高效城市钢厂,打造绿色智能钢铁行业竞争新优势,适应新时代钢铁市场。     

以产学研用协同创新新模式助推钢铁行业技术进步

 深化协同创新是推进钢铁行业技术进步的必然要求。为了克服产学研用合作中的短期行为、目标不聚焦、校企形不成合力、队伍分散等问题,迫切需要构建新的产学研用协同创新合作模式。为了达到稳定长期合作、聚焦关键共性问题、校企结合同心协力、学科团队交叉融合的协同目标,河钢集团积极探索协同创新的新模式。针对国家重大需求和企业的现实需要,河钢集团搭建了协同创新平台,将科研队伍汇聚于企业迫切需求的目标之下,在针对产线进行靶向式改造过程中,推进工艺-装备-产品一体化技术创新和品种结构调整。针对钢铁行业绿色环保、低碳减排的发展和智能化制备的需求,企业和学校共同承担国家重大专项,推进关键技术的重大突破,引领行业技术创新。另外,立足于国家、行业的长远发展,依据国家重大需求和发展趋势,瞄准行业的前沿方向和长远目标,会聚企业和学校的优势,积极进行前沿、重大技术的探索,实现行业的可持续发展和协调发展。     

高炉炼铁技术创新实践及未来展望

 炼铁工业已迈入绿色化、智能化发展之路。中冶赛迪根据多年冶金技术研发与工程实践,在高效、长寿高炉领域取得了一系列成果,开发了多项低耗低碳冶炼技术,助力炼铁工业的绿色化发展。同时,将智能化作为引领炼铁技术从传统工业向高质量发展的重要引擎,基于冶金工程流程学理论,创建了全球首个铁区一体化智能管控平台,未来将进一步运用大数据、人工智能、数字孪生和数学模型,打造新一代智慧高炉,并大力开发氢冶金等低碳炼铁新工艺技术,朝着绿色炼铁的新目标前进。     

钢铁制造流程的物质流和能量流协同优化

智能制造和绿色制造已成为制造业的发展趋势,钢铁企业具有资源和能源消耗大、排放高等特点而面临着严峻挑战。为此,运用冶金流程工程和系统工程的原理,对钢铁企业物质流和能量流的协同优化问题进行分析。通过对钢铁企业信息系统 ERP、MES 和 EMS 的分析,从信息流角度阐述了改善钢铁制造流程物质流和能量流的系统协调方法,探讨了基于信息流的物质流和能量流的协同优化机制及可能途径,为从设备单元的过程控制与流程整体生产以及能源管理的不同层面进行物质流和能量流的协同优化提供了思路。     

智能化钢铁制造流程信息物理系统的设计研究

现代钢铁制造流程是集成烧结、球团、焦化、炼铁、炼钢和轧钢等多工序过程的耗散结构体系.钢铁制造流程是在物质流、能量流和信息流协同运行的条件下,完成一系列复杂的冶金过程和转变.探讨了对钢铁制造过程物理本质以及运行特征的认识和研究,提出了现代钢铁制造流程物理系统的设计理念和方法.阐述了流程工程动态精准设计体系在钢铁冶金工程设...     

中国钢铁工业互联网发展现状及思考

近年来钢铁行业工业互联网建设取得显著成绩。从自主研发工业互联网平台,关键技术研究和路径探索,加快打造工业互联网、赋能钢铁行业数字化转型方面对中国钢铁工业互联网的发展现状进行总结。工业互联网在钢铁行业的主要应用模式有智能化生产、数字化管理、网络化协同、规模化定制,中国钢铁工业互联网的建设与应用仍然处于初级阶段,在平台方面,面临着关键技术存在短板、通用化解决方案不能完全满足用户定制化场景需求等问题;在应用方面,还需要持续拓宽工业互联网应用场景。继续攻坚关键技术、提高工业软件开发能力、提升工业APP开发应用能力、降低对国外工业软件的依赖程度,应成为钢铁工业互联网研发的持久性工作。需要开拓更广阔的应用空间,使工业互联网创造更大的价值。     

智能制造视野下钢铁企业能源管控系统展望

能源管控系统存在生产组织层级多、系统架构离散、管控依靠经验等诸多问题,难以面对钢铁工业智能制造的目标。能源管控系统应按流程工业智能制造的范式构建自身的人-信息-物理融合系统(HCPS),学习生产工艺智能优化和生产全流程整体智能优化的技术思维,借鉴能源互联网的供需互动理念,部署与企业整体协同的IT架构。在此基础上,从生产管理模式变革、系统的数字化组建、优化控制功能、精细化能源管理等角度描述了能源管控系统的发展愿景。