引領冷軋數(shù)智化高效分析決策技術
2023年7月26日，由北科工研承包實施的馬鋼冷軋總廠“智能磨輥間及冷軋大數(shù)據分析”項目順利通過驗收。
圖1 項目驗收評審會
長期以來，冷軋廠存在著生產不夠穩(wěn)定，斷帶、跑偏、打滑等故障偶發(fā)性強；生產效率未達到設計目標；熱軋-冷軋工序間存在信息壁壘，無法進行多工序、多業(yè)務協(xié)同分析；生產成本管理無數(shù)據支撐等共性問題。北科工研長期致力于冷軋數(shù)智化高效分析決策技術研究和實踐，依托高?？萍脊リP水平和豐富的工程實踐經驗，針對以上問題，集成開發(fā)了冷軋大數(shù)據分析系統(tǒng)。
該系統(tǒng)通過搭建數(shù)據互聯(lián)平臺，應用大數(shù)據、神經網絡、機器學習等前沿的數(shù)據分析技術，融合先進工藝思想，開發(fā)一系列智能化工藝模型進行在線實時診斷分析，并提出針對性優(yōu)化措施，有效提高了生產穩(wěn)定性和生產效率，打通信息壁壘，優(yōu)化成本分析，取得了切實的應用效果。目前該系統(tǒng)各個模塊均已實際應用于鞍鋼、馬鋼、攀鋼等不同鋼鐵企業(yè)。
【冷軋生產穩(wěn)定性及生產效率方面】
針對現(xiàn)場頻繁發(fā)生的斷帶、跑偏、打滑等生產故障，打通“熱軋-冷軋-連退”信息壁壘，開發(fā)酸軋跑偏、軋機斷帶、連退跑偏、張力輥/爐輥打滑、酸軋連退生產效率分析等診斷分析模型，系統(tǒng)自動進行原料診斷、異常預測、過程尋優(yōu)，通過優(yōu)化上游工序質量、優(yōu)化工藝參數(shù)、給出設備調整建議等措施，某現(xiàn)場應用后斷帶次數(shù)降低50%以上，跑偏降低60%以上，同時分析各班組生產效率差異性，通過班組對標、歷史先進對標倒逼現(xiàn)場不斷向先進水平提升。綜合運用以上技術后，某現(xiàn)場酸軋小時產量提高1.5噸/小時以上。
圖2 跑偏設備調整建議
圖3 板形特征提取
【冷軋過程質量管控方面】
在產品質量控制方面，該系統(tǒng)基于全流程過程數(shù)據的精準映射與挖掘分析，結合冷軋機理模型和知識規(guī)則，開發(fā)了質量數(shù)字化評價、質量預測（同板差、性能）、質量智能監(jiān)控、質量一鍵式分析（質量-設備-工藝協(xié)同分析）等相關模塊，實現(xiàn)了質量一貫制管控。現(xiàn)場應用后，通過質量精準管理、前后工序協(xié)同分析、工藝窗口實時監(jiān)控等手段，產品質量穩(wěn)定性大幅改善，不良品率降低0.5%以上、質量異議大幅降低。
圖4 質量追溯分析
圖5 工藝質量分析
【冷軋生產成本精細化管理方面】
成本異常分析：系統(tǒng)基于全流程數(shù)據跟蹤，重點從能耗、成材率、輥耗三大成本要素進行診斷分析，一方面開發(fā)單卷能耗異常分析、單卷成材率異常分析、軋輥大數(shù)據分析模型，通過大數(shù)據統(tǒng)計對比、高斯分布等分析方法，結合單卷生產效率、設備狀態(tài)、質量缺陷等數(shù)據，實現(xiàn)以上各項成本的異常原因分析。
成本優(yōu)化：通過能耗對比分析、熱軋寬度控制余量分析、軋輥疲勞分析指導現(xiàn)場錯峰排產、減小要料寬度、頭尾精準剪切、降低磨削量，某現(xiàn)場通過優(yōu)化頭尾來料剪切長度，連退成材率提高0.15%，通過軋輥大數(shù)據分析指導磨削，工作輥輥耗降低7%以上。同時通過工藝-性能-能耗協(xié)同分析模型，探索在保證質量的前提下，通過提高生產速度或改變工藝降低能耗。
圖6 不同品規(guī)能耗對比圖
圖7 單卷與同品規(guī)能耗對比圖
本項目的成功驗收，是北科工研在冷軋智能化領域取得的又一佳績，對今后的冷軋大數(shù)據項目起到了良好的示范作用，進一步奠定了北科工研在國內冷軋精品板材智能制造方面的領先地位。
圖8 冷軋大數(shù)據分析系統(tǒng)數(shù)字化看板