提升轉爐吹煉效率!中鋼利用聽音辨位技術開發轉爐溢渣監診系統

▲中鋼公司利用聽音辨位技術,開發轉爐溢渣監診系統,以提升轉爐吹煉效率。(圖/記者黃守作攝)
▲中鋼公司利用聽音辨位技術,開發轉爐溢渣監診系統,以提升轉爐吹煉效率。(圖/記者黃守作攝)

記者黃守作/高雄報導

中鋼公司利用聽音辨位技術,成功開發轉爐溢渣監診系統,經過超過上百爐次的實測結果顯示,已可百分之百有效預警轉爐溢渣情形,並能協助操作人員在短短10秒內,抑制爐渣溢出,並建置警示爐渣量不足及穩定鋼液品質的功能。以提升轉爐吹煉效率。

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▲中鋼公司利用聽音辨位技術,開發轉爐溢渣監診系統,以提升轉爐吹煉效率。(圖/記者黃守作攝)
▲中鋼公司利用聽音辨位技術,開發轉爐溢渣監診系統,以提升轉爐吹煉效率。(圖/記者黃守作攝)
中鋼公司總經理王錫欽表示,一貫化作業煉鋼廠,是透過轉爐製程將鐵水精煉成鋼液,再以連鑄設備產出鋼胚半成品及接續軋鋼製程,生產供應下游客戶所需的鋼材,而轉爐吹煉技術主要是利用大量氧氣及石灰注入鐵水產生氧化反應,將鐵水內含的矽、磷及硫等元素分離出,並產出爐渣副產品,爐渣可再進一步加工成工業材料,實踐循環經濟。

王錫欽說,中鋼近期成功開發轉爐溢渣監診系統,是利用轉爐吹煉過程所發出的聲音,預測爐內浮渣高度,經上百爐次實測結果顯示,可以百分之百預警轉爐操作過程中的溢渣情形,不僅降低溢渣導致轉爐周邊設備損壞風險,同時大幅提升鋼液吹煉效率與品質,使每座轉爐設備1年可節省新台幣3600萬元的降本效益。

王錫欽並說,一貫化作業煉鋼廠的主要原料為鐵礦砂,鐵礦經過高爐煉鐵製程熔融成鐵水,再透過轉爐製程進一步吹煉純化成鋼液,由於原始鐵礦除了內含鋼材本身的鐵元素外,另含有矽、磷和硫等其他元素,轉爐吹煉利用大量純氧注入爐內的鐵水產生氧化反應,藉此分離出不需要的元素,並上浮成為爐渣,轉爐精煉製程中,吹氧不足會使得爐渣產出量太少,導致精煉效果不佳而影響鋼液品質,反之,吹氧過量則造成產出爐渣過多,一旦爐渣溢出爐口,將損壞轉爐周邊設備,進而會影響生產作業及提高維修成本。

王錫欽指出,轉爐吹煉過程中,為掌握爐內爐渣產出的位置和高度,中鋼過去採行操作人員盯看爐口影像,並根據經驗猜測爐渣多寡,也曾嘗試使用影像視覺或雷射測距等設備監測爐內狀況,惟轉爐吹煉溫度高達1600度,高溫和高亮度使得操作人員難以長時間觀察,感測設備也無法精確測量。

▲中鋼公司利用聽音辨位技術,開發轉爐溢渣監診系統,以提升轉爐吹煉效率,圖為鐵水倒入轉爐後,準備進行轉爐吹氧製程。(圖/中鋼公司提供)
▲中鋼公司利用聽音辨位技術,開發轉爐溢渣監診系統,以提升轉爐吹煉效率,圖為鐵水倒入轉爐後,準備進行轉爐吹氧製程。(圖/中鋼公司提供)
經多方研究轉爐吹煉的物理現象,中鋼改變思維,並參考操作員多年經驗,發現轉爐吹煉過程中的聲音,會隨著爐內產出爐渣的多寡而有所變化,因為轉爐為一空腔結構,通入大量氧氣同時會誘發爐體內部共振,如同吹奏樂器一般,而爐渣的產出如同在爐口覆蓋棉被壓抑聲音的響度,故當爐渣達到一定高度時,聲音的響度會降低。

中鋼透過比對爐渣逐漸升至爐口時的聲音響度變化,並結合轉爐製程的大數據分析、聲學模型和類神經網路AI模型,成功找出爐渣高度與轉爐吹煉聲音之間的關係,並建立預測爐渣高度的聽音辨位技術。

王錫欽並指出,中鋼藉由轉爐聽音辨位技術的應用,讓原本如同黑盒子般的轉爐吹煉過程變得可視化,除了減少溢渣造成周邊設備損壞,有助於降低維修成本,也提高轉爐吹煉效率與鋼液產出品質,達到每座轉爐設備全年可節省新台幣3600萬元之降本效益。

中鋼目前已在廠內3座轉爐建置轉爐溢渣監診系統,未來除了將此技術系統延伸至另外3座轉爐外,也會推廣至集團公司中龍鋼鐵的轉爐製程,以共同實現精緻鋼廠發展的目標。
 

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