本報通訊員 李偉 記者 孟祥林
9月20日早上，換好工作服的倒班作業(yè)長江滔走進釩氮合金智能化中控室，通過察看大屏幕數(shù)據(jù)顯示和視頻畫面，釩氮合金智能制造示范性產(chǎn)線的運行情況及主要指標變化情況一目了然。他到現(xiàn)場確認完畢后，快速返回中控室，組織召開了班前會，對當班任務進行了分工，交代了注意事項，整個過程不到20分鐘。這是釩氮合金產(chǎn)線智能化改造前至少要花一個小時才能完成的工作。
鞍鋼集團攀鋼集團首批兩化融合示范線建設項目——釩鈦資源股份有限公司（下稱“攀鋼釩鈦股份”）釩氮合金兩化融合示范線建設項目（此為申報前采用的項目名稱），成功融合了信息、制造、控制、通信、人工智能和5G等先進技術(shù)，并率先在國內(nèi)釩制造領域?qū)崿F(xiàn)了智慧物聯(lián)傳輸、生產(chǎn)物料自主運轉(zhuǎn)、產(chǎn)品自動包裝、全線集中遠控和物流連續(xù)自動等功能，是國內(nèi)第一條釩氮合金數(shù)字化生產(chǎn)線。2023年11月份，該項目入選2023年度智能制造優(yōu)秀場景。
圖1 產(chǎn)線內(nèi)景
釩氮合金主要用作含釩微合金鋼添加劑，微量加入就能顯著改善鋼材的綜合力學性能和焊接性能，是目前釩產(chǎn)品市場的主流產(chǎn)品之一。但因其生產(chǎn)工藝復雜，生產(chǎn)條件要求高，2018年以前，國內(nèi)還沒有釩氮合金生產(chǎn)企業(yè)做過全流程自動化、智能化生產(chǎn)方面的嘗試。
攀鋼釩鈦股份下屬攀枝花釩制品分公司擁有在世界釩制品生產(chǎn)企業(yè)中處于領先地位的釩氮合金完整生產(chǎn)線。但由于產(chǎn)線建設時間較早，受場地和技術(shù)條件限制，各工序離散作業(yè)、自動化程度低、缺乏過程控制、人工作業(yè)環(huán)節(jié)多、勞動強度大、生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境差，產(chǎn)品信息全靠人工記錄和紙片傳遞，設備故障排查時間長，生產(chǎn)過程質(zhì)量追溯難以開展，建設釩氮合金智能化產(chǎn)線具有重要的探索意義。
2018年初，攀鋼立項實施釩氮合金兩化融合示范線建設項目。攀鋼集團旗下成都星云智聯(lián)科技有限公司作為項目總承包方，與攀鋼相關單位攜手，按照“整體策劃，分步實施”的工作思路，從技術(shù)設計、功能實現(xiàn)、方案實施等方面開始了大膽探索。
2019年下半年，隨著機械臂自動卸料裝置、無人吊車、AGV叉車和自動包裝線等智能化設備，以及配套的5G信息化、物聯(lián)網(wǎng)等系統(tǒng)陸續(xù)在攀枝花釩制品分公司釩氮合金生產(chǎn)線投用，釩氮合金的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式逐步改變。
圖2 機械臂卸料
2020年，機械臂卸料裝置的穩(wěn)定運行，結(jié)束了攀鋼集團釩氮合金煅燒工序生產(chǎn)全靠人工上卸料、搬坩堝的歷史；智慧物聯(lián)傳輸系統(tǒng)打通了生產(chǎn)過程中的物流斷點，實現(xiàn)了釩氮合金生料球和成品的物流自動運轉(zhuǎn)和集中控制；生產(chǎn)可視化系統(tǒng)對主要工藝參數(shù)、人員生產(chǎn)行為、設備在線狀態(tài)數(shù)據(jù)進行了采集、存儲、分析，對異常情況及時報警并集中顯示，基本實現(xiàn)了即時調(diào)度和責任追溯等功能，有效減少了事故停機、事故擴大化等情況；生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)緊密結(jié)合MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）建設，通過對各單元生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時自動收集和高效準確傳遞，實現(xiàn)了各生產(chǎn)工序間的橫向及縱向信息集成，基本實現(xiàn)了工藝過程控制自動化；生產(chǎn)物料自主運轉(zhuǎn)系統(tǒng)配套無人吊車、AGV叉車等智能設備，實現(xiàn)了生產(chǎn)物料的自動轉(zhuǎn)運；產(chǎn)品自動包裝線建成投用后，實現(xiàn)了釩氮合金產(chǎn)品的自動破碎、輸送、稱量和封口等功能。
一系列自動化、智能化裝備及5G技術(shù)陸續(xù)在攀鋼釩鈦股份攀枝花釩制品分公司生產(chǎn)現(xiàn)場落地生根，讓釩氮合金產(chǎn)線的作業(yè)模式和生產(chǎn)環(huán)境發(fā)生了巨大變化，煥發(fā)出勃勃生機。
“未實施智能化改造前，我們在釩氮合金生產(chǎn)過程中，全靠人工進行上卸料、配料及物料倒運和包裝等操作，勞動強度大。尤其是在煅燒工序，單個石墨坩堝裝滿生料球后，重達60公斤以上，全靠人工搬運，同時還要注意灑落在地上的石墨細粉，稍不留神就會腳下打滑，職工們干活都是弓著身子，小心翼翼地挪步，每天都是灰頭土臉、汗流浹背。如今，職工在集成控制室中，就能清晰地掌握現(xiàn)場生產(chǎn)過程的重要控制參數(shù)變化和物料轉(zhuǎn)運情況，及時發(fā)現(xiàn)設備故障，避免事故擴大化，生產(chǎn)作業(yè)效率得到明顯提升，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境也得到極大改善，靠人工搬運坩堝、弓著身子在煅燒現(xiàn)場來回‘溜冰’的日子徹底成為歷史?！比虆⑴c了釩氮合金兩化融合示范產(chǎn)線建設的攀枝花釩制品分公司釩氮產(chǎn)線技術(shù)員唐琪對改造前后的變化深有感觸。
攀鋼釩鈦股份本身就擁有多項釩氮合金核心生產(chǎn)技術(shù)，近年來又持續(xù)開發(fā)了高氮釩氮合金制備、釩氮合金品位穩(wěn)定控制等一系列原創(chuàng)性關鍵技術(shù)。釩氮合金兩化融合示范線建成投用后，不僅產(chǎn)線用工優(yōu)化22%，而且所生產(chǎn)的釩氮合金具有氮含量高、品位穩(wěn)定、表觀密度高等特點，產(chǎn)品暢銷國內(nèi)外市場，深受顧客喜愛。2022年11月，攀鋼釩鈦的釩氮合金產(chǎn)品獲評為工信部、中國工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會聯(lián)合發(fā)布的“制造業(yè)單項冠軍產(chǎn)品”。
同時，攀鋼釩鈦股份將釩氮合金兩化融合示范線建設的成功經(jīng)驗應用推廣到旗下攀鋼集團西昌釩制品科技有限公司智慧工廠一期、二期建設，有效解決了釩產(chǎn)業(yè)制造流程長、工藝機理復雜、工序斷點多等諸多難題，實現(xiàn)了工廠生產(chǎn)態(tài)勢感知與運營一體化智慧管控等，獲評為中國軟件行業(yè)協(xié)會2024年度中國企業(yè)數(shù)字化創(chuàng)新應用場景。
數(shù)字化智能化技術(shù)的成功應用，為攀鋼帶來了一系列的實績和榮譽，讓攀鋼釩氮合金生產(chǎn)由“人工制造”邁向了智能制造，也讓攀鋼釩氮產(chǎn)品生產(chǎn)“挺直腰桿”。
【編·語】
開釩氮合金數(shù)字化生產(chǎn)之先河
樊三彩
國內(nèi)的釩氮合金生產(chǎn)目前仍以傳統(tǒng)生產(chǎn)方式為主，作為首條釩氮合金數(shù)字化生產(chǎn)線，意味著沒有任何過往經(jīng)驗可借鑒，在全國50多家釩氮合金生產(chǎn)企業(yè)中，攀鋼成為“第一個吃螃蟹”的企業(yè)。
成為開先河者，就要系統(tǒng)地解決很多問題，敢于打破諸多常規(guī)，包括可預測和不可預測的問題，難度不小。首要難題就是確立科學的建設模式。要大規(guī)模改造這條國內(nèi)首屈一指的年產(chǎn)8000噸釩氮合金生產(chǎn)線，需要在不影響生產(chǎn)的情況下實現(xiàn)升級，這個過程尤其需要精心設計、小心協(xié)調(diào)，即使在有規(guī)劃圖的情況下，也要隨時準備應對計劃之外的情況。例如，一次篩分接料裝置（篩分機與料斗的銜接部分）起著將篩分后的料球緩沖并送入料斗的作用。最初的設計是一個螺旋形滑梯結(jié)構(gòu)，但安裝后發(fā)現(xiàn)它達不到預期的效果，要么料球不往下滑，要么滑下去速度太快導致碰碎。在現(xiàn)場，通過生產(chǎn)方和設計方集思廣益、共同努力，最終采用了逆向旋轉(zhuǎn)的斗提結(jié)構(gòu)，完美解決了問題。
除了生產(chǎn)管控層面的難題，攀鋼在數(shù)字化工藝、技術(shù)研發(fā)上也敢為人先，實現(xiàn)完全自主研發(fā)。以混配料模型為例，配料的比例原本只能保密進行，現(xiàn)在則需借助模型，這對于企業(yè)商業(yè)機密的保護提出了極高要求。攀鋼最終通過簽訂保密協(xié)議、技術(shù)人員和工藝人員協(xié)同研發(fā)等方式確保了模型的成功開發(fā)。在推板窯模型的設計上，要實現(xiàn)遠程數(shù)字化集控，就要對窯內(nèi)生產(chǎn)情況進行實時監(jiān)控。攀鋼通過精準收集數(shù)據(jù)、調(diào)適設備連接方式，將窯內(nèi)各部分溫度、壓力、流量等參數(shù)以及坩堝運轉(zhuǎn)過程等以三維可視化的形式綜合展現(xiàn)，并開發(fā)實現(xiàn)統(tǒng)計功能，實現(xiàn)對窯內(nèi)情況的精準仿真模擬，變“黑箱”為“白箱”，打造了推板窯場景下的“黑燈工廠”。
作為釩氮合金數(shù)字化生產(chǎn)的先行者，攀鋼敢于突破、敢為人先的創(chuàng)新精神，問題導向、獨立自主的探索能力值得業(yè)內(nèi)很多企業(yè)學習借鑒。
《中國冶金報》（2024年09月24日 04版四版）
