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钢铁制造商面临三大挑战。首先，需要提高生产率，同时保证炼钢车间工人的安全，因为炼钢车间需要大量的工人配合处理铁水。其次，炼钢车间面临着以更低的运营成本生产等量铁水的压力。钢铁行业越来越多的技术项目正专注于通过数字化和自动化解决方案的应用来优化工艺效率。最后，可持续性是一个主要的驱动力。与铝和水泥工业一样，炼钢业也是世界上碳排放较多的工业之一，企业有责任减少碳排放，在欧洲尤其如此，因为欧洲有非常严格的环保目标。
钢铁制造商可以利用政府提供的补助金和补贴来调动积极性减少碳足迹。与拥有数字化和自动化解决方案包和经过验证的领域专业知识的可靠技术供应商合作是帮助他们做到这一点的关键。
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AbilityTM智能炼钢车间
通过使用数字化和自动化解决方案同步钢包的移动，炼钢车间可以检测和消除设备或工艺瓶颈，最大限度地提高产量，同时将每吨产品的能源消耗降至最低。
钢包跟踪本身并不足以优化炼钢车间的操作，而许多供应商只提供钢包跟踪解决方案。AbilityTM智能炼钢车间还提供了如何优化炉次和钢包的设定节奏，同时消除由工艺或起重机造成的延迟。这确保了在连铸机上有合适的过热度，不会造成电弧炉或转炉出钢延迟。这个额外的功能是企业和客户区分的关键。
基于钢包条件和操作延迟预测的热损失预测，为钢包精炼炉操作人员提供了正确的温度提升预测，以确保热量在连铸机上达到合适的过热度，从而为钢铁制造商提供提高连铸速度和炼钢车间产量的机会。
AbilityTM智能炼钢车间展示了物联网（IoT）解决方案的许多属性，它连接了所有的工艺、起重机和钢包，并在熔体车间单独跟踪所有这些不同的对象，并应用算法改善生产生态系统。
2.1钢包和起重机跟踪工具：提高可见性和安全性
本文所说的“智能”炼钢车间是什么意思？以Uber（优步）出租车为例，客户要求打车到达某个地点，多个用户通过一个应用程序向中央服务器发出相同的请求。Uber会查看该地区出租车的可用性，然后为特定用户分配特定的出租车。
将这个模型转移到炼钢车间，车间有多人要求用起重机在合适的时间来吊取材料。AbilityTM智能炼钢车间通过使用雷达技术跟踪起重机，通过激光跟踪钢包转运车，并通过一个基于图像的系统增强此数据，以跟踪钢包/热量的实时位置，从而实现整个钢包和热量移动的自动化。然后，这些数据被输入调度工具，该工具根据实时可见性自动生成和调度起重机作业，并在屏幕上向操作员提供取放位置信息。
该解决方案不仅可以跟踪钢包，还可以通过调度起重机操作、热调节和热模型预测来获得实际价值，以更好的热量和速度来优化炼钢车间的操作，并减少钢包炉中的电弧。
该跟踪工具在钢包本身上没有传感器，取而代之的是基于雷达的起重机定位技术和基于激光的转运车定位技术，可以合理地且唯一地跟踪炼钢车间的钢包。这种替代方法减少了硬件占用空间，并节省了炼钢车间在额外的硬件维护上花费的时间和金钱。
2.2起重机调度工具：提高生产率
目前，起重机的操作都是人工协调的。通常，每个处理站都通过对讲机与操作员对话，并有一位经理监督整个过程，以确保每个处理站都能按时得到所需的物料。手工操作可能会导致操作效率低下，导致电弧炉出钢到钢包的延迟或钢包转运到连铸机的延迟。
自动化起重机调度是其智能炼钢车间模型的一部分，包括作业预测、路线规划、自动起重机调度和自动确认作业，以实现最优的工作分配。例如，当电弧炉冶炼完成时，系统会根据现有和当前的生产数据，识别出需要使用起重机，创建一个作业列表，并及时调度起重机。
通过这种方式集中可视化炼钢车间发生的情况，跟踪工具用同步操作取代了效率低下的手动起重机管理，提高了生产效率。在实施了智能炼钢车间系统后，可以观察到显著减少了出钢延迟。此外，通过自动生成工作列表，而不是通过对讲机进行协调操作，使起重机操作员的工作更容易、更可预测、压力更小。通过实现钢包和起重机运动的完全可见性，最大限度地减少了员工暴露在危险区域的风险，也提高了安全性。
2.3热调节工具：热量合规性
有效的过热度控制是使连铸机以最大速度运行的关键。此外，有效的过热度控制降低了钢包炉工艺中的电弧放电需求，降低了炼钢车间的能源消耗。过热度过低可能导致连铸机散热不良，而过热度过高则需要连铸机减速，从而导致生产率下降。
钢包跟踪和起重机调度的主要目的是使钢包传递更确定，从而使热损失计算更准确。利用跟踪和调度工具的预测数据，该系统可以预测钢包的等待和移动时间，从而预测钢包在转运过程中的热损失，并预测钢包炉中温度的升高，以避免过度过热，从而使连铸机以尽可能快的速度运行。热模型考虑了钢包最近的跟踪历史，以更准确的预测。
实施钢包跟踪、起重机调度和热模型后，连铸机速度提高了4%-5%。上述自动化解决方案还提高了安全性。
炼钢车间是一个尘土飞扬、危险的环境，铁水温度超过1600℃。现在，工作人员可以在空调控制室通过屏幕和平板设备可视化操作，车间的人流量大幅减少。
炼钢车间的数字化和自动化解决方案使用标准行业协议，因此很容易与传统供应系统和第三方供应商系统整合，从而根据信息仪表盘做出更明智的决策，通过报告和KPI改进服务规划并缩短对工作指令的反应时间，提高整体系统的有效性。
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案例研究：JSW Steel（印度京德勒西南钢铁公司）
在印度，AbilityTM智能炼钢车间已经被整合到JSW 钢铁公司的Dolvi工厂中。该项目于2021年3月完工，通过使用钢包和起重机跟踪系统、起重机调度系统和热损失模型来预测钢包炉的目标温度，并确保连铸机的过热度合适，提高了炼钢车间的生产率和能源效率。
通过提高4%的连铸速度、每月节省一个工作日的时间以及相当于2.4万吨/年的额外产量，预计这些创新将为企业每年增加约200万美元的EBITDA。
Dolvi 工厂现在受益于实时钢包跟踪，以实现过程同步和更好的维护计划。更低的能源消耗意味着每批次使用更少的消耗品，因此每生产一吨钢排放的CO?更少，碳足迹也更低。此外，该方案还提高了工厂生产的安全性。
AbilityTM智能炼钢车间主要好处：
● 通过确保连铸中合适的过热度，提高铸坯速度；
● 通过减少暴露在危险的铁水区域，并允许基于信息仪表盘指示做出决策，改善人员的安全；
● 通过预测钢包在传递过程中的热损失，并计算合适的温度以避免过热，从而节约能源和提高质量；
● 通过跟踪钢包维护和与金属接触的历史，改进服务计划；
● 由于起重机对钢包运动的高效调度，减少了电弧炉出钢到钢包的延迟；
● 通过报告和 KPI 对工作指令和整体系统的有效性进行详细的时间运动分析。
▲ 《世界金属导报》28期 B16
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