中鋼導入智能溫控系統 加熱爐增添「溫」故知新能力

2023-11-30 點閱數:61,556

圖:中鋼第一熱軋工場加熱爐導入智能化溫控系統,更結合預測、最佳化及機器學習等AI智能技術開發出5大智慧功能。(中鋼提供)

 【記者朱獻潀/高雄報導】中鋼為滿足下游客戶與日俱增的鋼品低排碳需求,成功於第一熱軋工場開發建置鋼胚加熱爐智能溫控系統,經現場實際生產回饋,以及研發專案團隊多次調機試車後,大幅提高鋼胚實際溫度預測準確性,加熱爐平均燃耗從每噸鋼胚271.0百萬卡降至259.8百萬卡,不僅每年節省燃耗成本達新台幣2,738萬元,也達成年減碳14,228噸CO2e之效益。

 此外,加熱爐智能溫控系統導入5大AI智慧技術,其中透過製程大數據(Big Data)的模擬分析,使加熱爐增添「溫」故知新能力,能夠預測新鋼種的製程參數。

 面對全球鋼市競爭態勢與2050年全球碳中和艱鉅挑戰,中鋼持續導入及發展各項先進減碳技術,透過製程碳足跡盤查,深化能源效率提升工作,並搭配創新研發及引進智慧製造技術等方式加大減碳力道。

 第一熱軋工場加熱爐智能化溫控系統的開發成功,實踐中鋼推動低碳及數位轉型目標,也累積更多AI智慧應用的開發經驗,強化生產設備系統維護能力,提高製程穩定性的同時,也降低營運成本,並進一步縮短新研發精緻鋼品的量產時程,力助中鋼朝低碳智慧化的精緻鋼廠目標,再往前跨出一大步。

 鋼鐵工業多屬於高溫、高壓的設備製程,扁鋼胚在熱軋工場進行粗軋、精軋及盤捲等軋鋼製程前,需在加熱爐先加熱至1200度高溫。生產執行作業在兼顧工安考量下,製程中係透過控制加熱爐設備的加溫曲線來達到鋼胚溫度上升之目的,如能夠精準掌握鋼胚實際加熱升溫狀況,可順利接續軋鋼製程產出高品質的熱軋鋼捲,減少剔退機率。

 因此,加熱爐的溫度控制對於製程設備穩定及生產高品質鋼材至關重要,惟溫控涉及許多製程參數間彼此複雜的連動關係,過往需依賴具有豐富經驗的爐控人員進行判斷及控制燃料輸出。

 中鋼近年來加大力度推動減碳工作,陸續將第一熱軋工場的3座傳統加熱爐升級為低能耗的蓄熱式加熱爐,並導入研發部門自力開發的「加熱爐智能溫控系統」,新系統不僅融入中鋼爐控員30年以上經驗,更結合預測、最佳化及機器學習等AI智能技術,開發出5大智慧功能,包括三維胚溫計算、胚溫預測控制、加熱爐製程模擬、機器學習回饋及設備監診預警。

 新系統首先將鋼胚溫度計算由傳統的二維計算改為三維計算,讓胚溫預測系統能夠更準確的計算鋼胚真實溫度;另,胚溫預測控制功能可計算鋼胚在爐內的剩餘加熱時間,並針對易升溫或難升溫鋼種設定不同升溫曲線,來提高鋼胚實際升溫命中率。

 此外,加熱爐製程模擬主要用在新鋼種開發的爐溫設定及鋼胚所需溫度分析,透過加熱爐「溫」故知新的能力減少試軋次數,提高新鋼種的量產效率;另在機器學習回饋部分,主要使用大量過往製程參數,建立準確模型,預測粗軋出口溫度補償量,並在每次生產後回饋調整,以提升粗軋出口溫度準確度。最後的設備監診預警功能,則藉由監控燃料流量控制閥及空氣流量控制閥等設備狀況,達到設備異常預先示警及安排檢修保養目的。

 面對數位轉型浪潮,中鋼今年成立「數位轉型推動小組」,在營運、生產及設備等3大領域規劃智能化系統,陸續導入AI智慧製造及開發成功案例。中鋼第一熱軋工場建置加熱爐智能溫控系統,將鋼胚實際溫度預測結合製程動態即時調控,使最終熱軋鋼捲的產出品質得以穩定控制,達到智慧製造目的。展望未來,中鋼進一步將智慧製造成果再同步於其他產線平行擴展,朝高值化精緻鋼廠目標前進。

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