PDF《中冶京诚钢铁工业 全方位智慧能源管控系统》

计开发能源管理功能,缩短系 统建设周期,而且可以方便用 户进行自定义配置管理.

灵活、 可配置的工厂模型和能源站所 可以让用户在后期工程仅需简 单地增加操作即可将新的能源 站所纳入管理平台 ;

用户自 定义 KPI 画面支持不同级别、 不同权限的管理者定制自己关 注的能源指标分析曲线和能源 报表(图3) . 灵活的多级能源费率(如 峰谷平电价)和能源介质折标 系数支持功能,自动适应各个 地区不同时段的能源价格变 化. 灵活的报警参数设定集成 短信和邮件发送功能,可以在 第一时间将能耗或相关能源设 备的报警信息自动发送到相关 责任人的手机或邮箱,实现问 题的快速响应,快速解决. 各能源介质的自动优化平 衡结算功能,可集成各种分摊 规则和平衡经验,实现企业所 有能源介质的日分析、 日结算, 与ERP 系统全面对接,实现 整个能源业务的全面在线流 转. 精细化到工序的能源统计 功能,可实现分工序、钢种和 规格统计各种标准能耗,更有 效地分析能耗异常原因,细化 企业能耗标准,同时结合标准 实现生产过程能耗动态监控比 对(图4) . 通过与数字化工厂平台无 缝集成,可帮助用户通过数字 化平台快速了解企业能源工序 平衡状况(图5) .

3 高级模型调度层 智慧能源管控系统集成了 中冶京诚多年从事水、 电、 风、 气设计的宝贵经验,可提供煤 气平衡预测模型、用电负荷预 测模型、炉窑集中监控模型、 错峰发电控制模型等一系列先 进的专家控制模型,为用户动 《中国制造 2025》明确提 出了 创新驱动、质量为先、 绿色发展、结构优化、人才为 本 的基本方针,以数字化、 网络化、智能化为主线,强调 把绿色低碳转型、可持续发展 作为建设制造强国的重要着力 点,部署全面推行绿色制造, 努力构建高效、清洁、低碳、 循环的绿色制造体系,降低能 耗、物耗,增强企业国际竞争 力. 钢铁工业是传统耗能大 户,消耗着大量的宝贵能源, 绿色低碳转型迫在眉睫.近年 来,国内大中型钢铁企业基本 都实施了能源管控系统,通过 建立公司级的能源管控中心, 初步搭建了能源从生产、输配 到使用的全过程管理架构. 但是,很多企业由于建设 需求不清晰,改造难度大等原 因,其能源管理系统的实施效 果与建设目标相去甚远.数据 统计的精细度不够,缺乏从公 司级、分厂级到工序级,由上 而下、清晰的能源指标管控体 系;

缺乏对能源平衡的动态预 测分析和优化调度模型 ;

系统 上线后依然线上线下两套台 账,系统数据无人使用 ;

能源 管理有监无控,仅仅将各个站 所的信号做了采集监视,能源 管控大厅甚至完全成为了仅供 参观使用的电视墙工程,难以 实现能源精细化、一体化、扁 下转 B05 版 智能制造

2018 年12 月11 日 编辑 : 任秀平 B04 中冶京诚钢铁工业 全方位智慧能源管控系统 平化的管理目标. 中冶京诚结合我国智能制 造总体目标,针对企业能源管 控之现状,运用新一代数字化 技术、无人值守技术、能源预 测和调度模型,打造了钢铁工 业全方位智慧能源管控系统, 实现了钢铁企业水、电、风、 气的一体化、高效化、无人化 管理,预测企业未来的能源平 衡和负荷变化,有效提高能源 循环利用和自给比例,协助企 业节约能源外购成本. 中冶京诚智慧能源管控系 统由下而上共分为三个层级, 具体包括 : 能源数据采集与监 控层、基础能源管理层和高级 人值守,一方面大大提高了能 源管控和调度的效率,另一方 面也极大降低了站所的值守 定员, 定员优化率超过 30% (图2) .

2 基础能源管理层 基础能源管理层采用先进 的软件平台实现能源计划、能 源实绩、能源平衡、能源运行 支持和能源质量等基础管理功 能.通过对能源进行有计划的 生产,有规则的平衡调度,有 考核的评价分析,最终达到能 源生产、输配、消耗的全流程 闭环管理. 先进的KPI 管理、 高度可配置系统,不仅可以快速设 中冶京诚智能制造系列报道之五 编者按 : 当今世界,制造业正在发生着革命性的进步,智能制造必将缔造人类崭新的工业文明. 《中国制造 2025》 国家战略向世界宣告了大国的责任与担当.作为冶金建设国家队,中冶京诚集近

70 年钢铁工业工程技术之精华,比肩 国际先进理念,创新性提出了钢铁工业新一代智能制造整体解决方案,在钢铁工业数字化、智能化转型探索之路上取得 了丰硕成果.特此编撰系列报道,以飨读者. 钢铁企业全方位的方案解决专家 www.ceri.com.cn

电话:010-67835309 传真:010-67835130 模型调度层(图1) .

1 能源数据采集与监控层 (SCADA) 系统采用先进的 SCADA 监控平台,自动采集和监控 底层PLC 系统、DCS 系统、 RTU 设备以及计量仪表的数 据趋势变化,通过统一的平台 综合管理钢铁企业水、电、燃气、空压风和氧氮氩等所有能 源介质. 中冶京诚智慧能源管控 系统集成稳定可靠的无人值 守技术,可在能源管控中心远 程集中操作钢铁企业水泵房、 变电所、空压站和煤气柜等能 源设施,实现各能源站所的无 图2能源 SCADA 集中监控平台 基础能源管理图1智慧能源管控系统整体架构 基础数据 管理 能源计划 管理 能源实绩 管理 能源平衡 管理 运行支持 管理 能源质量 管理 计量器具 管理 用能设备 管理 报表管理 统计分析 管理 三维可视 化工厂 移动 APP 电力 监控 水 监控 煤气 监控 空气 监控 氧氮 氩 煤气 预测 模型 错峰 发电 模型 炉窑 集中 监控 模型 用电 负荷 预测 模型 高级调度模型底层 设备 产销系统 ERP 生产制造执行系统 MES 设备管理系统 EAM 检化验系统 LIMS 物流计量系统 能源管理系统 能源 SCADA 实时数据库 IDAS 数据采集 关系数据库 Oracle PLC DCS RTU 计量仪表 图3用户自定义 KPI 界面 编辑 : 任秀平

2018 年12 月11 日 轧钢技术 B05 先进高强钢镀层技术发展方向 为满足汽车轻量化的发展 要求,汽车用高强钢已经从第 一代高强钢发展到第三代高强 钢.汽车用钢强度的不断增加 使镀锌行业面临新的挑战,主 要原因是先进高强钢含有较多 的Si、Mn、Cr 等合金元素, 其表面容易形成 SiO

2、MnO 和Mn-Si 复合氧化物,严重恶 化钢板的可镀性.在连续退火 镀锌过程中,Mn、Si、Cr 等 合金与氧亲和力强,会优先与 基体铁发生氧化,从而严重影 响钢板的可镀性,在使用过程 中产生粉化甚至剥落.

1 改善先进高强钢可镀性 措施 目前,很多研究人员已 经对高强钢的镀锌性能进行 了研究,而且已经提出了不少 的方法来提高和改善钢的可镀 性,概括来说,主要分为基体 成分设计优化和工艺改进.在 优化设计钢的成分方面,用不 易发生选择性氧化或者影响较 小的合金元素来替代 Si、Cr 等,如在 TRIP 钢中可以用 Al 来替代 Si ;

或者在高强钢中减 少B元素的含量,使其含量 ≤ 10ppm ;

控制元素 Si/Mn 比例,有研究表明,随着 Si/Mn 比值的降低,镀锌反应性均提 高,而且退火后在钢板表面形 的功能膜.与电镀、热镀以及 有机涂层工艺相比,PVD 技 术更加绿色环保. 虽然锌合金(锌镁和锌铝 等)镀层钢板性能优异,但是 采用常规的镀覆方法存在一些 问题,如热镀时,镁和铝在空 气中极易氧化,镀锅内面渣严 重;

电镀时产生工业三废,污 染环境.另外,先进高强钢热 镀锌时存在合金元素在退火炉 内产生外氧化进而导致漏镀等 问题.PVD 技术为镁和铝镀 层沉积及先进高强钢镀锌提供 了良好的解决思路,即真空环 境沉积极大地减轻了镀层的氧 化,使沉积元素比例可控,所 制备的锌合金镀层能够以更薄 的镀层和更小的用锌量,更好 地满足用户对合金镀层钢板耐 蚀、焊接、成形及涂装的要 求,有效地规避了热(电)镀 锌钢板在应用中所暴露出的不 足,符合未来镀层产品的发 展理念.因此,近年来国内 外各大钢铁公司以及科研机 构如蒂森克虏伯、安赛乐米 塔尔、POSCO、Tata、 中国钢研(新冶集团)等纷纷开 展PVD 技术制备锌合金镀层 的研究.连续 PVD 技术开发 已成为韩国国家战略科技计划 之一,由韩国 POSCO 牵头执 行.POSCO 于2012 年3月建成全宽度 PVD 中试线,该 生产线可加工最大 1550mm 宽 钢带,最高速度为 140m/min. 这条中试线的特点之一是连接 到现有的生产线上,从而降低 钢带处理的入口和出口段建 设成本.最近,POSCO 采用 PVD 技术开发出名为 PosPVD 的第二代高耐腐蚀性表面处理 钢板产品,该产品可以应用于 汽车、家电和建筑等行业.由于PosPVD 钢板在涂装后不会 形成气泡,因而成形后的耐 腐蚀性提高.而且,2017 年 安赛乐米塔尔投资

6400 万欧 元新建的钢带连续 PVD 生产 线投产运行,该产线避免了钢 基体及镀层的氧化,且镀层附 着力极好.目前该产线开发 出两种产品 : 1)Jetgal :第三 代汽车钢Fortiform 镀层;

2) Jetskin :高表面质量镀层,可 替代电镀锌产品.产品规格为 0.4-2.0mm*750-1550mm. 采用连续 PVD 镀膜,可 以实现复合高耐蚀、高耐磨复 合功能涂层的沉积,开发出个 性化产品,可以满足用户各种 各样且灵活多变的需求,将会 使现有钢铁产品用户使用习惯 和钢铁生产工序产生巨变. (任秀平) 型钢板不断增加,镀层热成型 钢板已成为国内外钢铁公司研 究的热点. 据报道,在北美,Al-Si 镀层或裸板热冲压零件占40%,锌基镀层零件占 60%. 而且,据悉到

2020 年宝马所 采用的锌基镀层热冲压零件 将达到其热冲压零件总量的 62.5%.2016 年,我国热成型 钢板用量达 46.8 万吨,其中, Al-Si 镀层的用量达

38 万吨. 目前,我国 Al-Si 镀层热浸镀 生产线主要有无锡中彩(2009 年投产) 、华菱安赛乐米塔 尔汽车板有限公司(VAMA) (2015 年投产)、宝钢(2015 年投产) 、鞍钢重庆(2016 年 投产) 、马钢(2017 年投产) 、 河钢唐钢(2017 年投产) .

3 物理气相沉积(PVD) 技术 物理气相沉积(PVD)技术,作为一种生态兼容性好和 功能强大的沉积技术,可以灵 活地进行镀层设计,而且靶材 及基材多样化.PVD 技术沉 积的膜可以是单质金属、化合 物以及合成膜,也可以是复合 膜、梯度膜或多层膜.其可用 来制备单晶、多晶、非晶以及 纳米材料,也可研制用于光学 材料、磁性材料和耐蚀材料等 成SiO2 和Mn2SiO4,SiO2 含量 随Si/Mn 比值的降低而降低, 钢表面少量的氧化硅,足以防 止漏镀,对氧化 - 还原过程中 的镀锌行为有很大影响.在改 进工艺方面,目前普遍采取的 方法主要有四种 : ①提高退火 气氛露点,形成内氧化,以减 少基体表面外氧化对润湿性的 恶化 ;

②采用闪镀法,即在基 体材料表面镀上一层纯铁、铜 等合金 ;

③采用预氧化 - 还原 工艺,即预先氧化处理使钢材 表面形成铁的氧化物,然后进 行还原处理,形成海绵铁,使Mn、Si、Cr 等合金的氧化物 被覆盖在海绵铁之下.④铝热 还原法,通过在锌液中添加一 定量的铝,使得厚度 ........