数字孪生智慧钢厂一.docx

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1、钢铁行业是多工具、长流程的流程工业，在传统生产过程中，生产设备内部的各种化学反应、物理变化和重要参数等都从外部无法看出，只有通过大数据、全连接、全协同打通数据孤岛，才能加快整个行业的转型升级步伐。正因如此，钢铁行业拥有着5G+互联网最丰富和复杂的应用场景。探索5G+工业互联网，方大九钢公司已经率先迈出了一步。方大九钢公司围绕钢铁企业管理模式变革的需求，借力能源绿色低碳转型的契机，以信息技术广泛应用为主导，大力推进“智能制造”，“淬炼”智慧钢铁。并与图扑软件合作，率先将5G、可视化、GIS相关技术引入钢铁行业。打造基于5G+云平台的智慧钢铁调度平台，以智能管控赋能企业高质量发展，抓好数智化转型新

2、机遇，推动钢铁行业绿色低碳高质量发展。依托自主研发的HTforWeb产品，从数字挛生动画、工艺流程图、驾驶舱三个维度对方大九钢多个产线进行可视化展示。化“数”为“物”，将原本分布在上万平方公里范围内的六大炼铁工序、几十个业务系统数据全部整合融入。每生产一根钢轨，它的物流和信息流都会实时匹配，工艺质量数据也会在线实时监控。本次钢铁厂三维场景数据采用航拍建模方式获取，利用飞机或无人机搭载多台传感器，从前后左右以及垂直五个方向对地物进行拍摄采集，快速高效获取真实反映钢厂情况的数据信息。通过纠正、平差、多视影像匹配等一系列的内业处理操作，最终获得三维模型。航拍建模的成果数据具有地理坐标系信息，可以准确

3、的和GIS匹配。钢铁是怎样炼成的在方大九钢公司的生产调度室，与传统的生产监控完全不同，大屏幕上除了工业摄像头的实时显示，还有依托图扑软件打造的3D模拟全流程动画的实时显示。3D模拟动画对生产线所有机组、设备状态、生产状态能够实时显示出来。并在右侧2D面板显示重要的生产和质量数据。场景内点击“首页”按钮自动弹出，展示实时产量、库存与发货量、原料采购、环保数据与能源系统等信息。与实景相互配合，给所有调度人员更全面的生产信息。针对传统的钢轨质量检测只有到后续冷态才能检查出多个缺陷的问题，图扑软件通过对生产线上所有工艺数据、质量数据、设备数据的应用挖掘，构建钢厂质量控制系统。如果发现问题可以实时纠正，

4、避免更多的损失。安全生产一直是钢铁生产的重要话题。图扑软件构造的轻量化的3D室内定位及电子围栏可视化系统（点击链接跳转至相关页面），正面可展示一个现代化工厂的现实场景，室内定位包括工厂工人的实时位置、电子围栏的范围、现场的安全情况等等，帮助我们直观的了解当前工厂人员的安全状况。原料场智慧管控原料从码头卸载后，通过皮带运输至原料场。图扑软件对接槽上智能卸料、高炉主皮带关键设备，对原料场的各材料库存量、类型、位置数据进行实时采集，实现原料全方位立体监测。图扑软件HT引擎将原料厂的布局、转运站、物料堆放情况等根据实际场景进行1:1还原，2D面板联动三维场景，实时展示原料厂铁矿、溶剂、燃料等料堆参数。

5、支持模拟无人机或行人视角漫游，可全方位无死角浏览原料厂，当经过设备时，自动弹出混匀矿、焦粉、煤炭、一混与二混混合料信息。业务人员在调度大厅即可对上万平方米原料场的各个角度、每台设备、多种原料的进出以及使用情况实时掌握。SmSmS.同时驾驶舱中对原料压港、进厂、费用等关键信息辅以2D组态面板呈现，并提供时间维度切换功能，纵观数据发展。原料进厂情况品种本月计划本月累计日期库存可用天数石灰石15130128942023-05-0440610进口块矿13090116222023-05-042527隙吹煤1964099522023-05-03495515白云石14180115282023-05-0441

6、637进口低富粉1320074132023-05-0233518萤石11689152023-05-04310611烧结智慧管控烧结工序是钢铁工业主要生产工序之一，包括布料、点火、烧结等主要工序。其能耗量约占钢铁生产总能耗的23%左右，实现烧结工序的能耗智能化控制是降低工序能耗的重要途径。系统针对需求对接数据接口，将烧结机的装置及传输动画进行可视化呈现，用户通过三维场景即可直观的查看工艺生产线设备与物料情况，例如烧结机、环冷机等。2D面板重点关注烧结机的炉膛温度、炉膛压力、速度和电流等，业务人员可根据数据对烧结工序能耗进行分析和预测，方便后一道工序精准处理。炼铁智慧管控图扑软件HT引擎可根据CA

7、D图、鸟瞰图、设备三视图高精度建模，1:1还原将铁矿石、焦炭及助熔剂由高炉顶部加入炉内，再由炉下部鼓风嘴鼓入高温热风，产生还原气体，还原铁矿石，产生熔融铁水与熔渣等过程。各工序采用多项智能技术，大幅提高生产效率，确保生产安全。结合高炉大修工程，加大现场机器人应用，实现生产作业和设备操作的少人化、无人化。热风炉及高炉本体温度智能监测高炉可视化技术是监测高炉内装料和冶炼状况以及用于指导高炉操作的新技术。图扑软件根据高炉工艺布局进行3D建模，整个炉体炉壳、管道等均考虑半透明外壳，透过半透明的炉壳能够看到炉基耐火材料和水冷壁材料，均为变色材质，每块材料对应1个温度测点。重点显示高炉本体、炉顶卷扬上料、

8、热风炉三个区域，体现实时物料的状态和气体的状态。427c577c675c835C1029C1172C通过对接红外测温传感、光纤测温、炉顶摄像仪和热图像仪等设备，对管道和设备的工况进行在线实时监测，浮窗数值可展示热风管道、煤气喷吹管道、煤气上升管流量、炉身静压吹扫各点差压。2D面板实时展示CO、CO2质量分数，焦炭比、煤气流量、炉顶压力、透气性参数，并辅以折线图，实时显示炉顶十字测温实时数据变化趋势，使操作人员及时了解炉内气流分布和炉况变化，并及时发现炉内异常情况，以利于主动地调控高炉运行。muuu图扑软件还搭建了高炉炉体三维热力图监控系统以及高炉炼铁厂可视化系统。三维热力图系统通过读取后端实时

9、传入的热传感器数据来动态呈现，提供热力范围调节功能，可根据需要来调节不同峰值下的热力表现。采用这种方式生成炉体，省去了3D设计师建模的过程，可用数据驱动的方式生成任意大小、高度的炉体。炼铁厂高炉3D可视化场景通过轻量化的模型呈现出一座高炉炼铁厂的基本运作流程以及铁水罐车运送钢铁的动画，加上环绕的漫游效果，起到全方位的实时监控状态的变化。2D面板上，呈现了昨日历史与今日实时的一些重要预警数据，在管控上能起到实时监控的作用。智能巡检及平台维护传统的铁水运输所采用的方法均为人工，信息沟通缓慢、且岗位工作劳动强度大、有一定的危险性。此外，传统采用小火车运输的方式整个过程耗时约半小时，铁水热量损失过大，

10、不利于节能减排。图扑软件融合5G技术的铁水罐车远程操控与智能调度系统，对铁水罐温降实现了精准管控，从炼铁到炼钢工序之间的铁水物流、时间流、信息流实现全程无缝对接，开启铁水罐运行效率全面提升的智慧管控时代。炼钢智慧管控炼钢工艺流程监控通过图扑软件HT3D效果将铁水与铁水罐车从铁水预处理站到轧钢生产线的全过程信息监控，并对转炉、1F精炼炉、连铸机等设备状态进行信息监控，数字挛生炼钢工艺一体化场景。使炼钢全过程数字可视化展现、可智能化决策、各环节信息系统交互集成。在MES系统平台基础上，二次开发钢包最大容量监控功能，通过数据可视化看板，在线监管铁水包信息，包括包龄、炉号、状态、称重、温度等，实现对钢

11、包包况、钢包容量等数据的实时查看。避免因为未及时获取钢包超厚、超标准等异常信息，按正常操作装入量加铁水导致工艺事故发生。为下一道工序提供了便捷可靠的数据支撑，助力炼钢冶炼安全稳定运行。转炉可视化向电炉或转炉内加入铁水或废钢等原材料的操作是炼钢操作的第一步。图扑软件将转炉的模型进行1:1还原，用户可根据漫游视角查看转炉细节。并将冶炼状态、计划钢种、开氧时刻、供养时长、铁水重量等数据接入图扑软件HT2D面板，帮助业务人员确定炉钢辅料加入量，改善出钢口耐材材质，减少人为因素对出钢口的损坏。1F精炼炉可视化1F精炼炉是炼钢工艺流程中承上启下的关键环节，用于钢水精炼、钢水温度控制和调节生产工序与节奏。通

12、过图扑软件3D的高仿真模型效果，对精炼炉外部结构及运及升温、脱硫、脱氧合金化进行数字挛生，融合机器人自动测温取样系统，2D面板可根据需求显示精炼炉实时信息，包括炉盖回水流量、总进水压力、炉盖进水温度、变压汽油温度、炉盖进水温度、电度、二次弧流等。有效解决生产过程高温及危险区域工艺设备关键点参数无法进行自动采集等制约因素。轧钢智慧管控通过依托图扑软件可视化技术，轧钢工艺管理可以2D组态，3D仿真形态的方式数字化展示连铸、热轧钢材、线材生产流程等加工过程。连铸生产可视化连续铸造作业是将钢液转变为钢胚的过程。图扑软件依托HT引擎将连铸生产过程及设备数字挛生，实现1：1场景还原的连铸生产系统：上游处理

13、完成的钢液，以盛钢桶运送到转台，经由钢液分配器分成数股，分别注入特定形状的铸模内，开始冷却凝固成型，生成外为凝固壳、内为钢液的铸胚，接着铸胚被引拨到弧状铸道中，经二次冷却继续凝固到完全凝固。经校直后再依订单长度切割成块，经钢胚表面处理后，再送至轧钢厂轧延。2D面板联动三维场景，将中包信息、拉胚设备信息和温度统一展示，帮助业务人员突破加热钢坯测温技术的局限，直观、准确地反应钢坯的加热状态，为实时出钢提供依据。热轧钢材生产可视化热轧就是轧钢过程中或者轧钢之前要对材料进行加热，一般要加热到再结晶温度以上才进行轧制。终轧温度对钢的组织性能有重要影响。通过图扑软件可视化让热轧生产设备流水线更加透明清晰，融合红外测温原理，结合图扑软件HT2D面板信息展示加热炉内材料的加热以及温度信息，包含均加热段温度、一加热段温度、二加热段温度，以及加热炉煤空比、煤气流量、空气流量等。帮助业务人员精准作业。