高炉冶炼智能化的发展与探讨

现阶段，国内炼铁流程仍以“高炉-转炉”流程为主，且面临着高能耗、高污染及自动化程度不强等问题。随着双碳目标和“十四五”规划等政策的推出，高炉冶炼智能化升级转型得到更加广泛的关注。由于高炉生产涉及的调控参数众多且数据体量庞大，加上数据具有非线性、非高斯和滞后性等特点，使得大数据和人工智能技术在高炉智能化转型过程中拥有较大的发展空间和应用前景。首先从高炉智能预测、智能监测、智能评价和大数据平台4个方面详细阐述了高炉智能化的发展现状，并就各方面作了详细的探讨。其次，针对高炉智能化发展中存在的数据孤岛问题、数据噪声问题、模型鲁棒性问题和黑箱问题，提出了初步的解决办法。最后，结合新一代人工智能技术和钢铁生产技术，从高炉炼铁流程的数据共享、信息物理系统、一体化经营管理系统和移动工厂几个角度进一步展望了智能化转型升级的未来发展。     

钢铁行业绿色化智能化发展及河钢集团创新实践

碳达峰、碳中和事关人类生存，智能制造已上升为国家战略，绿色低碳智能化发展道路是我国钢铁工业高质量发展的必然选择。本文系统介绍了国内外钢铁行业低碳绿色发展现状、智能制造发展现状，剖析了主要钢铁企业的减碳目标和减碳路径及智能制造的执行理念和解决方案，重点介绍了业内引领示范单位——河钢集团在绿色化智能化发展方面的典范技术路线及重点技术。在此基础上，展望了钢铁工业绿色化智能化发展趋势，指出了一些具有推广应用和研究价值的前沿技术。热压铁焦、熔剂性球团制备及高炉高比例球团冶炼、氢冶金、连铸坯热送热装等技术降碳效果显著，具有很好的推广应用空间；智能制造技术有效促进了现代钢铁工业进步，世界主要钢铁企业均制定了自己的智能制造发展规划；大数据技术、专家操作系统、过程智能控制、智能调度等智能技术可有效提升生产过程控制水平，提高生产效率，提升产品质量。     

基于大数据的高炉炉温监测预警系统

随着新一轮产业变革和技术革命的兴起，钢铁制造业正在由高碳向低碳、由低端向高端转型升级。为实现高效率、低能耗、长寿命、低污染的综合目标，现代炼铁工艺逐渐趋于绿色化、智能化。高炉为一个非线性、大时滞的黑箱化系统，高温高压的环境使得高炉炉温的测量和控制都不易实现。利用铁水硅含量、铁水温度与高炉炉温的正相关性，建立基于大数据分析的铁水硅含量以及铁水温度预测模型，间接实现对炉温的预测。首先，利用经过异常值、缺失值以及归一化处理后的高炉标准数据数据集，通过多角度的相关性分析方法完成对模型输入变量的选取；然后，通过模型综合对比，建立基于Adaboost模型的铁水硅含量、铁水温度预测模型；最后，结合计算机技术建立高炉炉温监测预警系统。该系统的应用不仅有效解决了传统冶炼工艺带来的弊端，而且能起到延长设备生命周期、提前预测炉况走向等作用，有效推动了高炉智能化转型。     

高炉炼铁智能化发展的研究现状与展望

长期以来,传统的高炉炼铁工艺存在着能源消耗高、污染严重等问题。随着“双碳”目标政策的提出,如何利用智能制造技术实现高炉冶炼高效、环保的可持续发展已经成为高炉工作者的研究重点。从高炉炼铁智能化发展现状作为切入点,详细地从智能预测、模拟仿真、专家系统以及互联网平台几个方面进行了阐述。即以高炉炼铁现场数据为基础,分别探讨高炉运行状态预测和模拟仿真在高炉中的应用,为高炉炼铁智能化控制提供决策支持;建立高炉炼铁工业可视化平台,实现高炉炼铁生产过程的全面监控和管理;最后,综合当前研究现状,结合大数据技术和炼铁工艺,从高炉炼铁数据治理、专家知识库的建立、智能化平台的建立等几个角度进一步展望了高炉炼铁智能化的发展。     

我国高炉炼铁技术发展方向之管见

针对目前我国高炉炼铁技术发展面临的困局,阐述了智能制造和绿色制造对未来高炉炼铁发展的重要性.结合国内外高炉炼铁智能制造和绿色制造实践,阐明集中管控、远程运维、专家系统、机器人及视觉识别、北斗导航、5G技术等是高炉炼铁智能制造的发展方向,大力采用富氢冶炼、全氧冶炼、天然气喷吹、高炉煤气尾气自循环等是高炉炼铁绿色制造的发展...     

宁钢2号高炉智能制造技术及应用效果

钢铁行业智能制造转型升级已成为行业发展趋势,为了提高智能化水平,宁钢2号高炉采用了大量智能制造技术。通过采用智能装备与无人化技术帮助减员增效、安全生产,通过智能感知与智能决策助力高炉稳定顺行,通过建立集中管控平台提高炼铁生产管理水平,取得了良好的应用效果,为炼铁向数字化、智能化方向发展奠定了基础。2022年1—9月,2号高炉利用系数由2.04 t/(m³·d)提高到2.51t/(m³·d),燃料比由532.8 kg/t降低到502kg/t。     

基于大数据平台智慧高炉现状及发展趋势

基于高炉智能制造模式的现状,提出打造以高炉为中心的智慧制造与管理模式。充分利用工业物联网、边缘计算、云存储、云计算等技术,打造大数据中心和数据平台,对大数据深度挖掘、多维综合计算分析,提高对高炉冶炼过程规律的认识和一些特殊现象的解析,实现高炉生产和管控智慧化模式。     

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。     

高炉智能优化系统综述与展望

钢铁行业是国民经济的重要基础产业,是推进中国式现代化的重要支撑,也是实现“碳达峰”“碳中和”目标的重要领域和责任主体。钢铁行业未来的发展方向是绿色化、低碳化、智能化、高质化,随着大数据时代的到来,钢铁行业生产的智能化转型迫在眉睫。高炉作为现代主流冶金工艺中的关键设备,其能否稳定运行和产生良好的生产效益关系到整个钢铁企业的经济效益。传统高炉冶炼存在能耗和污染高、自动化程度不高等问题,国内针对高炉智能优化系统已经有了越来越多的研究和应用,但是仍有改进的空间。首先,从配矿、布料、喷煤、铁水质量预测4个生产状态出发,分析了众多智能优化系统的应用及存在的问题;其次,指出了现阶段高炉智能优化系统整体在数据质量、算法选择、系统集成等方面存在的问题;最后,探讨了高炉智能优化系统的应用前景,并针对上述问题总结了高炉智能优化系统的改进与发展方向。     

基于大数据技术的炉缸侵蚀模型

针对高炉炉缸侵蚀的问题,介绍了高炉炉缸智能技术研究进展,分析了实现炉缸内衬可视化的技术。基于炉缸侵蚀模型的比较及大数据预测模型的发展,提出了融合大数据技术的炉缸侵蚀模型技术思想。模型基于决策树和遗传算法优化的BP神经网络,将铁水成分及温度、冷却参数、操作参数作为输入参数,采用融合大数据技术的方法,构建了炉缸侵蚀预测模型。大数据技术为钢铁行业的发展提供了新思路,进一步推动了高炉智能化炼铁。     

试论进入21世纪我国高炉炼铁技术方针

分析了自1959年提出“以原料为基础，以风为纲，提高冶炼强度与降低焦比并举”的高炉技术方针以来的变化，指出21世纪钢铁工业面临的两大课题是提高总体竞争能力并实现与地球环境友好与可持续发展。提出以调整和优化高炉结构，从具体条件出发贯彻精料方针，开发强化冶炼技术，使高炉实现清洁化生产并走出绿色制造化，用高新技术提升钢铁工业并走向先进制造技术化作为高炉炼铁迎接21世纪挑战的对策，提出高炉炼铁技术进步的奋斗目标是实现钢铁工业的可持续发展。对如何评价高炉冶炼强化提出了具体建议。     

适应高比例球团冶炼的高炉系统设计与生产实践

 当前中国钢铁工业面临着节能减排、绿色发展等多重压力,呈现出减量化和创新性发展的新形态。在非高炉炼铁关键技术取得重大突破及大规模应用前,以高炉为主的炼铁工艺在一段时间内仍将保持主体地位。而高比例球团冶炼是当前中国高炉炼铁的发展方向,是未来钢铁工业实现减污降碳的必然趋势。为了进一步推动高比例球团技术的研发与应用,从球团矿的物理化学性质出发,阐述了球团矿在高炉内的行为,分析了限制球团矿比例提高的因素,从冶金反应机理到工程实践总结了未来高比例球团冶炼的高炉系统设计发展方向,提出以低碳绿色为前提、以资源和能源利用为基础、以智能化装备为支撑的高炉设计理念。通过对比分析国内外多种高炉炉型、冷却系统、炉缸炉底设计方案,重点分析了多段式炉身、全铸铁冷却壁、串罐无钟炉顶在高比例球团冶炼中的优势,归纳了矿焦槽、热风炉及自动化检测与模型控制等技术特点,给出了适应高比例球团冶炼的高炉系统设计建议。根据球团矿在高炉内的反应机理以及操作炉型对强化冶炼的影响,提出合理的炉料结构的确定方法,最佳的炉料碱度控制标准,以及装料、送风、出铁、热、渣等操作制度。最后,通过高炉冶炼实践,验证了高比例球团冶炼技术经济指标的进步,为今后高比例球团冶炼高炉系统设计及优化方向奠定了基础。     

基于随机森林算法的高炉铁水硅质量分数预测模型

为了研究高炉冶炼过程中铁水硅质量分数的预测问题,我们基于随机森林算法建立了高炉铁水硅质量分数预测模型。针对具有不同统计特征的2组高炉生产数据,分别建立了随机森林预测模型和支持向量机预测模型,并从预测命中率、相关系数、均方根误差以及绝对误差等4个方面对模型性能进行了综合的比较分析。结果表明:在炉况平稳或存在较大波动的情形下,随机森林预测模型都能获得显著优于支持向量机预测模型的预测精度。研究结果为探索高炉冶炼过程炉温的预测控制提供了新的建模思路。     

钢铁企业安全管理智能化技术应用与实践

在钢铁企业不断进行转型升级的同时，我国正在开展的“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”的相关工作，给生产安全管理工作带来了严峻的挑战。智能制造具有开放的大系统集成、以数据信息为核心资源、人机智能交互与协同等特征。基于此，剖析了智能制造对传统安全管理的挑战，从计算智能、感知智能、认知智能等方面开展安全管理实践探讨，研究了智能化手段在钢铁企业安全管理方面的应用，以进一步提升企业安全管理与智能化的适应性发展。     

基于大数据的智能化烧结技术研究进展

烧结是高炉炼铁过程的主要工序之一，利用大数据智能化技术有望解决烧结配矿原料条件复杂、配矿约束失真、配矿模型寻优困难、烧结过程参数预测模型精度低、产线适应性不强、烧结状态质量表征困难等传统难题。目前部分钢铁企业已经建立了包括烧结过程数据的炼铁数据平台，实现了烧结过程数据的采集存储与初步处理；现有配矿模型的约束设置与现场条件吻合度有所提升，通过数据分析与智能算法加快了配矿模型的寻优速度与精度；通过不同方法构建的烧结状态质量关键参数智能预测模型，在测试集上的预测效果良好；烧结过程综合评价与优化也进行了探索并取得了一定成效。基于现有研究进展，对烧结全链条数据治理、机理与数据融合的烧结智能配矿、烧结全产线关键参数自更新预测、数据与经验协同的烧结过程自适应综合评价体系构建与优化等智能化烧结技术的研究与应用方向进行了展望。需要针对烧结数据存在的问题开展模块化治理，消除参数间时滞性并构建参数动态关联规则库；进一步开发机理数据深度融合且适应产线条件的烧结智能配矿模型，并结合高炉使用效果对烧结智能配矿进行深度优化；结合产线自身数据特点与现场操作人员需求，全面选择烧结过程预测目标参数，并根据目标参数的数据频...     

炼铁高炉炮泥填装自动化应用

钢铁领域的装备呈现自动化、无人化及智能化的发展趋势，炼铁高炉泥炮填装已实现自动化应用。通过实施智能制造改善活动，可以提高作业的本质化安全水平。     

中冶赛迪绿色电弧炉高效智能控制技术

中冶赛迪新一代绿色电弧炉高效智能控制技术集高可靠性的废钢全自动上料控制技术、高效节能的数字式智能电极调节技术(DMI-AC电极调节系统)、基于网络数字化通信的多传感器检测集成技术和基于大数据的智能化冶炼优化模型技术为一体,实现了电弧炉冶炼过程的高度自动化和初步智能化。     

铜火法冶炼智能生产管理系统的应用

国家“十四五”规划提出“提升产业链现代化水平”和“推动传统产业高端化、智能化、绿色化发展”。进入5G时期后,铜冶炼工厂通过工业互联网赋能,应用工业机器人实现自动化水平的跨越、应用人工智能进行生产过程控制,实现产业现代化升级,推动工厂由自动化制造向智能制造转型成为未来的发展方向。介绍江西铜业集团有限公司贵溪冶炼厂智能工厂建设进展,探讨火法冶炼智能生产管理系统的信息收集与应用。     

智能制造在氧化铝生产企业的运用分析

党的二十大报告强调推动制造业高端化、智能化、绿色化发展。加快发展智能制造已经成为新时期生产制造企业转型升级的必然趋势与客观要求。了解生产制造企业智能制造发展现状,积极探寻生产制造企业智能制造发展发现,对提高智能制造发展水平,促进生产制造企业高质量、可持续发展存在积极影响。本文从理论与实践两方面就氧化铝生产企业智能制造运用情况进行了分析。在理论分析中,主要从智能制造运用意义、现状、研究方向进行阐述;在实践分析中,围绕氧化铝沉降分离、蒸发过程、焙烧炉参数控制等探讨了智能制造运用表现与成效。希望通过本次探究,能够为氧化铝生产企业智能化发展探究与实践提供参考。     

电弧炉炼钢绿色及智能化技术进展

  为推动钢铁工业转型发展,从绿色化和智能化技术在电弧炉炼钢领域的应用出发,介绍并分析了近年来电弧炉炼钢在高效洁净化冶炼、绿色清洁化生产和智能检测与控制等领域的技术发展状况。结合国内外研究现状,指出绿色化和智能化技术在电弧炉炼钢领域的作用将日益突出,更先进的绿色清洁化生产技术以及更可靠全面的流程智能化检测与控制将成为今后电弧炉炼钢技术的发展趋势。