ICS 77.010 CCS H07 YB 中华人民共和国黑色冶金行业标准 YB/T XXXXXXXX 钢包精炼（LF）智能控制系统技术要求 Technical requirements for intelligent control system of ladle furnace (LF) refining （报批稿） 202X-XX-XX 发布 202X-XX-XX 实施 发布 中华人民共和国工业和信息化部 YB/T XXXX—XXXX 前 言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国钢铁工业协会提出。 本文件由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183）归口。 本文件起草单位：山东钢铁股份有限公司、首钢股份公司迁安钢铁公司、江苏沙钢钢铁有限公司、 娄底华菱云创数智科技有限公司、中冶赛迪信息技术（重庆）有限公司、莱芜钢铁集团银山型钢有限公 司、河北东海特钢集团有限公司、冶金工业信息标准研究院。 本文件主要起草人：李长新、张佩、赵晓东、范冰、赵晶晶、曾光辉、王智君、袁淑君、周平、刘 珍童、陈超、谭琦琏、舒敏、高山、张学民、杜传治、刘风刚、姚水河、陈豪卫、刘文凭、王刚、程昭 阳。 I YB/T XXXX—XXXX 钢包精炼（LF）智能控制系统技术要求 1范围 本文件规定了钢包精炼（LF）智能控制系统的总则、设备要求，以及数据层、智能控制层、人机 交互等技术要求。 本文件适用于钢铁企业钢包精炼（LF）工序智能控制系统的设计和开发。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T36324信息安全技术工业控制系统信息安全分级规范 GB/T38637.2物联网感知控制设备接入第2部分：数据管理要求 GB50439炼钢工艺设计规范 3术语和定义 GB50439界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 钢包精炼智能控制系统intelligentcontrolsystemforladlefurnacerefining 在钢包精炼（LF）生产过程中，采用大数据、人工智能等新一代信息技术，通过建立钢包底吹、 精炼造渣、钢水温度和成分等控制模型，实现钢包精炼过程中加热、加料、合金化、钢包底吹、喂线等 生产过程智能控制的系统。 4缩略语 下列缩略语适用于本文件。 CAS：吹氩成分调整工序（CompositionAdjustmentbySealedArgonBubbling） ERP：企业资源计划（EnterpriseResourcePlanning） LIMS：实验室信息管理系统（LaboratoryInformationManagementSystem） MES：制造执行系统(ManufacturingExecutionSystem) PCS：过程控制系统(ProcessControlSystem） PLC：可编程逻辑控制（ProgrammableLogicController） 5总则 5 5.1基本要求 1 YB/T XXXX—XXXX 5.1.1钢包精炼工序的工程设计、建设及其基础自动化、过程控制、信息化应满足GB50439的有关 规定。 5.1.2系统应具备与执行设备、检测设备，以及其他企业内部系统进行数据通讯的能力。设备网络接 口应支持多种互联协议及物联网协议。其他系统包括但不限于PLC、LIMS、MES和ERP等系统。 5.1.3系统应具备人机交互界面，并具有良好的操控性和信息交互性。应对冶炼过程和相关数据进行 可视化。 5.1.4系统应具备可扩展性，并根据生产需要实时进行维护、升级。 5.1.5工控网络安全应符合GB/T36324的有关规定。系统应具有检测工控安全系统异常、安全事件的 功能，具备应急响应的执行和维护等方面的安全保护能力。 5.2系统架构 钢包精炼智能控制系统架构见图1，包括设备层、数据层、智能控制层。设备层包括执行设备和检 测设备；数据层进行工艺数据、设备数据、检测数据的采集，并完成数据处理和存储。智能控制层通过 建立底吹控制、钢水温度控制、造渣控制、钢水成分控制等模型，自动形成生产控制指令并反馈至设备 层执行，最终实现钢包底吹、钢水温度和成分、造渣过程的智能控制。 智能控 底吹控制模型 钢水温度控制模型 造渣控制模型 钢水成分控制模型 加热控制 加料控制 合金化 钢包底吹 喂线控制 反 控 馈 数据采集 数据处理 数据存储 控 安 全 执行设备 感知设备 设 钢包 钢包车 炉盖 底吹装置 取样装置 测温装置 亮面检测装置 备 喂线设备 加热装置 加料装置 液面高度检测 渣样检测系统 图1钢包精炼智能控制系统架构图 5.3控制时序 钢包精炼过程包括钢包进站、钢水吹氩、测温取样、造渣料控制、预加热、合金化、主加热、钢水 喂线、钢包出站等操作步骤，通过对各操作环节的智能控制，确保精炼过程的顺利进行，并达到预定钢 水温度和成分目标。钢包精炼智能控制系统的控制时序见图2。 2 YB/T XXXX—XXXX 钢包进站 钢水吹氩 温度预测 实时温 测温取样 钢水成成分预测 模型 度预测 （不同阶段执行） 分预测 模型 造渣料控制 预加热 温 底吹控制模 度 钢水成分 合金化 控 控制模型 （脱氧喂线） 制 模 型 型 钢水加热 主加热 控制模型 测温取样 否 否 文 成分是否 温度是否 是 符合要求？ 符合要求？ 钢水喂线 （钙处理） 钢包出站 图2钢包精炼智能控制时序示意图 6设备要求 6.1底吹供气、烟气除尘、合金称量加入、炉盖升降、炉门开关、钢包车运行、喂线等应实现PLC自 动控制。 6.2钢包车应具有运行自动定位、底吹管线自动对接等功能。宜配备钢包车实时监控系统，监控钢包 车的位置和状态。应能自动识别钢包包况、包号等信息。 6.3炉盖应安装水冷系统、炉门自动开关控制系统、炉盖升降系统。 6.4底吹装置应能自动调整氩气流量、压力。 6.5加热装置应具有电极自主升降调节、多级功率输出功能 6.6加料装置应具备各类物料按照种类入仓、分类自动称量、自动下料功能，下料误差应不高于0.2%。 6.7喂线设备应能自动采集和控制喂线速度、数量。 6.8应安装自动测温取样等检测装备，宜采用机械手臂进行测温、取样，测温误差不高于±5℃C。 6.9应安装渣面检测装置，宜在非加热状态时对钢包内钢水液面进行识别，判定钢渣亮面比例。 6.10应安装液面高度检测装置，在钢包进站时检测钢水液面高度，检测误差不高于±50mm。 3 YB/TXXXXXXXX 7 数据层要求 7.1数据采集与处理 7.1.1数据采集的对象包括工艺数据、设备数据、检测数据、控制数据，采集的内容包括但不限于表 1中所列数据。 7.1.2数据的采集和处理应符合GB/T38637.2的有关规定。 7. 1. 3 工艺数据宜实时更新，检测数据、设备数据的采集间隔应为秒级数据。 7. 1. 4 应保证ERP、LIMS、MES、PCS、PLC等系统之间数据的唯一性和相互匹配。 表1数据采集要求 数据类型 采集对象 炉次号、钢种代码、连铸机去向，由MES调度指令下达； 班别、包龄、包况，由MES系统传输； 转炉出钢后钢水成分、CAS站出站钢水成分、转炉出钢后钢水温度、CAS站出站钢水温度，由MES 工艺数据 系统传输： 转炉出钢过程加造渣料种类、重量，由MES系统传输： LF精炼出站温度，由一级通讯传输； 连铸机拉速、中间包温度、连铸机等浇钢水重量，由MES系统传输。 瞬时氩气流量、累计氩气流量、累计吹氩时间、氩气压力； 液面高度； 加热开始/结束时间、加热档位、耗电量； 设备数据 精炼渣料加入种类、重量、精炼渣料加入时间； 合金加入种类、重量、合金加入时间： 喂线种类、速度、数量、喂线时间。 钢水液面高度，由一级信号采集； 渣样成分，包括TFe、SiO2、CaO、MgO、Al2O3、MnO等，由LIMS系统传输； 在线温度检测，由一级信号采集； 检测数据 钢水成分，包括C、Si、Mn、P、S、Als、Alt、B、Nb、V、Ti、Cr、Mo、Ni、Cu等，一般由LIMS 系统传输； 钢包座包、起吊识别； 钢包车行走限位、炉盖升降限位、电极升降限位 炉门开关信号、电极升降信号、电极加热信号： 合金加入量、造渣料加入量； 控制数据 底吹流量、喂线量、速度； 钢包车运行指令。 7.2数据存储 7.2.1 对于采集间隔为秒级的数据，存储时间应不低于6个月。 7. 2.2 控制数据、工艺数据和检测数据的存储时间不应低于12个月。 7. 2. 3 模型相关的数据应根据模型需求确定存储时间。 7.2. 4 视频数据宜以图片格式按照秒级进行计算和存储，存储时间应不低于6个月。 4 YB/T XXXX—XXXX 8智能控制层要求 8.1底吹控制 8.1.1底吹控制流程见图3。 8.1.2当钢包吊运至钢包车落包位时，系统应自主完成钢包信息识别、炉次号与钢包信息的匹配，以 及底吹装置与钢包的对接及供气。 8.1.3应在非加热状态时，通过视觉识别装置对钢水亮面分布比例进行实时检测。 8.1.4应按钢水亮面分布比例设置强搅拌、中搅拌、弱搅拌3种不同的底吹操作模式。 8.1.5应构建底吹控制模型，在测温取样、造渣料加入、加热、合金化、钢水喂线等精炼不同生产过 程中自动选择采用底吹操作模式，并通过调整底吹流量动态控