“数字孪生”让炼钢更智能

  原标题：在虚拟的转炉内，动态画面清晰呈现，工人可以全面剖析炼钢全过程，破解冶炼中的技术难题（引题）

  在整洁的首钢京唐钢轧作业部炼钢作业区现场，200吨的炼钢转炉平稳有序地运行着。此时，在炼钢主控室的显示大屏上，硕大的模拟炼钢转炉冶炼动态图像格外醒目。

  在这个动态冶炼画面里，虚拟钢水不停地翻滚，中间一根氧枪底端模拟冶炼过程，在炉内发出耀眼的白光……这是转炉内实时吹氧的状态。

  在虚拟转炉的左右两侧，转炉信息、烟气信息、副枪信息、冶炼信息、辅料信息……各种炼钢参数在不停地变化着，转炉内部的冶炼状态在这个虚拟图像上被展示得淋漓尽致。

  “转炉炼钢是个复杂的化学反应过程，看不见、摸不着。在这样的一个过程中，以前所有操作都是依靠人工经验和传承。现在有了这套数字孪生系统，我们就能够最终靠它来进入虚拟的转炉内，全面剖析炼钢全过程。”首钢京唐公司炼钢工张俊飞指着大屏幕上正在实时运转的炼钢数字孪生系统赞不绝口。

  张俊飞提到的数字孪生系统全称是“首钢京唐转炉数字孪生系统”，是由首钢京唐钢轧部联合数智运营部、首自信等单位共同研发的业内前沿新技术。该技术将可视化和数字孪生技术进行融合应用，为进一步破解钢铁冶炼流程性技术难题，提供了有效的实践和系统解决方案。

  近年来，首钢京唐强化科学技术创新的主体地位，全力推进传统产业高端化、智能化、绿色化改造，推动传统产业提质增效，他们以全方面提升“绿色炼钢”能力为抓手，推动炼钢向“绿色化、低碳化、智能化、高效化”深度转型。

  “转炉智慧炼钢系统，实现了转炉吹炼、出钢、溅渣、出渣生产全程的智能化控制，使用比例超过90%，过程无干预率在95%以上。经专家团队评议，系统技术水平达到国际领先水平。”提起智慧炼钢，首钢技术专家、钢轧部主任工程师闫占辉对炼钢系统技术点如数家珍。

  闫占辉说，转炉智慧炼钢系统提高了生产稳定性和产品稳定性，使直出钢比例提高约26%、冶炼周期缩短2分28秒、钢铁料消耗指标降低约2.9千克/吨。

  首钢京唐钢轧部党委书记王国连回答：“智慧炼钢不仅降低人员劳动强度，更重要的是通过系统的运行，可以消除人为操作导致的犯错几率，让产品质量更稳定、更具竞争力，职工有更大的安全感和获得感。”

  然而，面对钢轧部人员结构年轻、经验不足、工艺相对复杂的状况，抢占“智”高点并非易事，每前行一步，都会遇到新问题。攻关团队瞄准重点工序瓶颈问题，由点到线、由线到面，全域统筹、逐项攻关、奋力突破。

  在数字孪生炼钢系统研发团队中，京唐工匠、钢轧部炼钢工王东是关键成员之一。谈起攻关过程时，王东颇有感触：“这套系统实现投产非常不容易，在模拟和热试阶段误报警、信号中断等故障频出，除了自身程序之外，旁边的环境、物料种类、生产介质的任何变化都需要涵盖进去，通过我们生产技术和设备人员的多次改动才优化了使用效果。”

  在炼钢作业区操作台前，生产人员手握鼠标点击“吹炼开始”按钮，智慧炼钢系统控制氧枪自动下降开始吹炼、物料自动加入、底吹自动控制、氧枪根据返干和溢渣实际炉况进行枪位自动调整、副枪自动测量，直至吹炼结束无须手动干预；点击“出钢开始”按钮，智慧炼钢系统控制转炉倾动、钢包车自动跟随、出钢异常报警停摇，直至出钢结束无须手动干预……2023年2月，钢轧作业部8号转炉开始陆续实现各步骤自动控制；2023年8月，各功能模块投入到正常的使用中并完成联动运行。历时20个月，自主研发的转炉智慧炼钢系统，正式上线试运行，成效显著。

  “以前的炼钢过程需要工人去现场手持炼钢镜进行观察。你看，现在我们直接在大屏上显示吹氧效果，整一个完整的过程数据一目了然，而且还相当准确！”现场工作人员兴奋地说。

  “智能化是一项系统工程，不能各自为战，要求我们付出长期艰苦的努力和诸多工艺技术创新，更需要把系统的每个环节都做到精细化、规范化、标准化，这样才可以真正的完成智能化、数字化。”闫占辉说。

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