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摘要：随着工业互联网、大数据、人工智能等技术的发展，智能制造成为推动制造业转型升级的关键力量。针对钢铁行业中处理含铁含锌尘泥的核心环节—转底炉生产线，文章探讨了其智能化改造的关键技术和实施策略。通过智能配料与混料、一键成球与智能烘干、智能脱锌与气氛控制等技术的应用，实现了生产线的自动化与智能化升级，提高了生产效率和产品质量，同时也促进了节能减排。智能工厂管控平台通过数据采集与整合、生产模型与场景应用、智慧运营与管理等功能，为生产过程提供了决策支持，并实现了生产数据的信息化、可视化和数字化。
关键词：智能制造；转底炉生产线；智能配料；一键成球；智能脱锌
智能制造作为现代制造业的重要发展方向，通过融合新一代信息技术与传统制造业，实现了生产过程的智能化、网络化和信息化。这对于提高制造业的竞争力具有重要的意义。智能制造不仅有助于提高生产效率，还能促进节能减排，实现可持续发展目标。
转底炉生产线主要用于处理钢铁企业在生产过程中产生的含铁含锌尘泥，以减少废弃物排放量，实现资源的再生利用。然而，传统生产线存在自动化程度不高、生产效率受限、能耗较高、环境影响较大的问题，这些问题限制了生产线的效率和可持续性［1］。因此，亟需通过智能化改造来解决这些问题，以提升生产线的自动化水平、生产效率、节能减排效果，并减少对环境的影响。
1智能化改造的关键技术
1.1智能配料与混料
智能配料技术是基于各类原料的TFe（总铁）、C（碳）、Zn（锌）含量，利用大数据分析和机器学习方法构建的一种配料模型。这种模型能够根据原料成分的变化自适应调整配料比例，实现球团成分的稳定性。
自动配料是根据模型计算出的最佳配料比例，自动完成配料任务。这一过程通过自动配料系统实现，系统能够根据计算出的最佳比例，自动从相应的原料仓中提取所需的原料量，确保配料的准确性和一致性。
自动选仓是指根据配料需求，自动选择合适的原料仓进行配料［1］。这一功能确保了在多个原料仓的情况下，系统能够根据当前的配料需求和原料仓中的原料种类及存量，自动选择最合适的原料仓进行配料，以保证配料过程的高效和准确。
自动调速则是指根据物料的变化情况，自动调节配料速度，以保证配料的准确性。当物料的种类或数量发生变化时，系统会自动调整配料设备的速度，以确保配料比例的准确性不受影响。这一功能有助于在生产过程中应对原料变化，保持配料过程的稳定性和准确性。
智能混料技术则是通过精确控制混料机的料位、电流、转速等参数，确保物料混合均匀。此外，还利用智能装置对强力混料机的叶片进行远程诊断，确保混料均匀的同时实现精准控制水分和设备远程诊断等功能。通过系统迭代分析混料机的料位、电流、转速等参数，结合人工经验，对掺水量及混料机状态进行精确控制，确保物料混合均匀且达到理想的水分含量。
1.2一键成球与智能烘干
一键成球技术通过调整处理量、电流、水分等参数，实现球团强度和冶金性能的良好控制。该技术建立了一种能够实时连续反映出球团抗压强度状态的压球机线压力控制模型。
智能烘干技术则通过智能调节热风炉的炉膛温度、出口温度、链篦机温度、预热温度等参数，实现对热负荷的最优分配。热风炉需要兼顾生球干燥、空煤气预热的热负荷需求，同时部分回用转底炉系统的低温烟气，入炉煤气量根据各单元的热负荷变化进行实时调整［2］。借助于智能控制模型，实时调配各单元的热负荷分配，确保设备运行工况稳定，同时降低系统能耗。通过智能调节热风炉的各种温度参数，可以实现球团的快速、均匀烘干，降低能耗，提高生产效率和产品质量。
1.3智能脱锌与气氛控制
智能脱锌技术通过数值模拟、大数据分析、修正等手段，在保证各区的合适还原性、弱氧化性气氛及均匀温度场的基础上，实现金属化率和脱锌率的高效稳定控制。具体措施包括建立炉内空间燃烧模型，确保燃料的充分燃烧，提高脱锌效率；以及布料均匀模型，根据上一工序的数据和设备本身的仪表，及时调整工艺参数，实现转底炉装出料自适应控制，这主要包括振动布料器频率、炉底传动转速、螺旋出料装置转速等设备的自适应控制，确保物料在炉内的均匀分布和处理。
智能气氛控制利用转底炉配备的气氛分析仪等智能化气氛监控设备，控制转底炉的空燃比，兼顾对炉温变化节奏的控制，让炉膛气氛处于合理的区间，既能有效满足产品质量的要求，又符合环保排放监管的要求。
2智能工厂管控平台
2.1数据采集与整合
智能工厂管控平台通过标准化的数据接口服务，对企业PLC系统实时数据、化验室数据、物料进出厂数据等底层数据实现实时采集、有效整合，并能够做到长周期存储，便于随时追溯和分析。这种数据采集与整合的工作是基于工业互联网平台进行的，确保了数据的全面性、准确性和及时性，为后续的数据分析和应用打下了坚实的基础。通过标准化的数据接口服务，智能工厂管控平台能够对企业内部的各种数据源进行实时采集，包括PLC系统实时数据、化验室数据，以及物料进出厂数据等。这些数据被有效地整合在一起，并能够进行长期存储，便于随时进行追溯和深入分析，为工厂的决策支持系统提供可靠的数据基础。
2.2生产模型与场景应用
智能工厂管控平台利用大数据分析技术构建生产模型，为生产过程提供决策支持。通过对数据的整合展示应用，针对不同的业务需求，利用人性化、图形化的人机交互技术，实现生产统计、能源管理、质量管理、设备管理、绩效考核、安环管理、物流供应链管理等具体应用，实现生产数据的信息化、可视化和数字化［3］。这些场景应用有助于提升生产效率、降低成本、优化资源配置，并确保生产过程的安全和可持续性。通过数据整合，实现对生产进度的实时监控和统计，帮助企业及时调整生产计划；通过实时监测能源消耗，分析能源使用效率，制定节能策略，降低能耗成本；利用数据分析技术，实现产品质量的实时监控和追溯，提高产品质量管理水平；通过对设备运行状态的实时监控，预测设备故障，实现预防性维护，减少非计划停机时间；基于生产数据，制定科学合理的员工绩效考核标准，激发员工的积极性；通过对生产过程中的安全环保数据进行监控和分析，确保生产过程的安全性和环保性；通过对物流信息的实时跟踪，优化供应链管理，提高物流效率。
2.3智慧运营与管理
智能工厂管控平台通过三维可视化工厂的方式，采用三维建模、三维可视等手段，并融合物联网、大数据等新技术，实现生产监控、生产管理、安全监控管理等功能，实现全厂管控的可视、可感、可知、可控。三维可视化工厂不仅可提供直观的操作界面，还能进一步扩展其他功能，如生产监控、生产管理等，极大地提升了生产管理的效率和质量。此外，平台还实现了集控-全厂一控，即通过一个中心控制点来管理和控制整个工厂的运行，这有助于提高生产的一致性和协调性，减少因信息不对称导致的问题。通过这种方式，生产管理者可以获得一个清晰的整体视图，更好地进行决策和调度。
3智能产线装备
3.1自动清灰
在成品皮带运输过程中，由于物料的特性，可能会在皮带上残留一定量的粉尘或物料，这些残留物如果不及时清除，不仅会影响成品的质量，还会增加设备的维护成本。传统的清理方式通常依赖人工使用工具进行清扫，这种方式不仅效率低下，而且难以保证清理的彻底性和一致性。
自动清灰技术的引入解决了这一问题。通过在成品皮带上增加“风刀”，利用高速气流的冲击力，可以有效地清除皮带表面的粉尘和残留物料。这种风刀设备可以根据生产线的具体需求进行定制，确保最佳的清洁效果。此外，“风刀”的使用还可以减少水洗等传统清洁方法带来的水资源浪费问题。
3.2智能打包与智慧仓储
智能打包技术在锌粉收集过程中得到了广泛应用，实现了锌粉打包的自动化。通过采用智能化设备，锌粉收集和打包的过程变得更加高效和精确。这种技术减少了人工操作所带来的不确定性，确保了打包过程的一致性和产品质量的稳定性。
智慧仓储系统通过自动出入库和物流跟踪技术，实现了锌粉等物料的智能管理。该系统不仅能够自动处理出入库作业，还能实时跟踪库存物料的位置和状态，从而大幅提升了仓储管理的智能化水平。通过自动化的出入库作业，减少了人力成本，同时提高了仓储作业的准确性和效率［4］。实时的物流跟踪技术确保了库存信息的准确性，有助于及时补充原料和产品，避免了因库存不足导致的生产中断。整体而言，智慧仓储系统的应用降低了仓储成本，提高了仓储管理的智能化水平，确保了生产线的平稳运行。
3.3智能听诊与炉底测高
智能听诊技术通过在强混机、主排烟机等上安装传感器，实现了对设备运行状态的远程监控。通过分析设备运行时的声音特征，可以提前发现潜在的故障迹象，从而预防性地进行维护，减少了非计划停机时间。这项技术利用声音特征分析、预测设备状态，帮助维护人员及时采取措施，避免设备故障导致的生产中断。
炉底测高技术通过在转底炉靠近出料螺旋装置前安装智能机器视觉系统，测量炉底的高度。这项技术有助于实时监控炉底状态，确保设备的正常运行，及时发现并解决可能存在的问题，如炉底积料过多等［4］。通过实时监测炉底高度，可以有效预防因炉底积料过多而引起的设备故障或其他生产问题，这对于维持生产过程的连续性和稳定性至关重要。炉底测高技术的引入，不仅提高了设备运行的安全性和可靠性，也减少了因设备故障造成的停机时间和维修成本。
4案例分析
南钢在数字化转型、工业互联网方面一直处于领先地位。通过构建JIT+C2M（Just In Time+Customer to Manufacturer）个性化定制新模式，南钢实现了像生产消费品一样生产钢铁产品的目标。这一模式已经在南钢智能工厂落地实施，通过将客户需求与生产环节紧密结合，显著提升了生产效率和产品质量。
通过采用智能配料与混料、一键成球与智能烘干、智能脱锌与气氛控制等关键技术，转底炉生产线实现了自动化和智能化的升级，如图1所示。这些技术的应用不仅降低了生产成本，提高了资源利用率，而且使得生产线能够更好地应对市场变化，满足环保要求。
以南钢某条转底炉生产线为例，该生产线在智能化改造后，实现了显著的技术升级。例如，在智能配料与混料环节，南钢利用大数据分析和机器学习技术，构建了一个能根据原料成分实时调整配料比例的模型。该模型在实际应用中，成功解决了因原料成分波动而导致的配料不稳定问题，确保了球团成分的一致性。在一次生产过程中，由于原料中铁含量突然下降，系统迅速调整了配料方案，避免了因原料波动导致的产品质量问题。
一键成球与智能烘干技术的应用，则大幅提高了球团的生产效率和冶金性能。通过智能调节热风炉的温度和其他关键参数，实现了球团的快速均匀烘干，降低了能耗。
在智能脱锌与气氛控制方面，南钢通过数值模拟和大数据分析，优化了脱锌过程中的气氛控制，确保了金属化率和脱锌率的稳定。例如，通过对炉膛内气氛组成的实时监测，智能控制系统能即时调整燃料与空气的比例，维持理想的还原气氛，从而提高了脱锌效率。
5结语
未来，转底炉生产线将继续深化智能化改造，探索更多前沿技术的应用，这包括但不限于利用AI技术进行更高级别的数据分析和预测，以提高生产效率和产品质量；通过区块链技术增强供应链的透明度和安全性，实现产品溯源，进而提高客户信任度；以及借助IoT技术进一步优化设备监控和维护，实现更高效的资产管理。随着这些先进技术的应用，转底炉生产线将朝着更高水平的智能制造迈进，为钢铁行业的可持续发展做出贡献。
参考文献
［1］徐军，乔军.钢渣及含锌尘泥综合利用现状探讨［C］//河北省金属学会，云南省金属学会，陕西省金属学会，山东金属学会，山西省金属学会.第五届全国冶金渣固废回收及资源综合利用、节能减排高峰论坛论文集.，2020：6.
［2］陈纪强，李小强，刘集中.对常规化热处理生产线辊底炉的设计特点分析［J］.中国金属通报，2023（6）：10-12.
［3］郑锡瀚，陈铁军，万军营，等.中国转底炉处理含锌尘泥生产中含碳球团粉化原因解析［J］.钢铁研究学报，2024，36（5）：560-567.
［4］彭程，范建峰.宝钢转底炉工艺技术发展［J］.钢铁，2019，54（2）：97-100.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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智能制造背景下转底炉生产线智能化改造策略论文
人参与 2025-02-26 10:57:28 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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