Приходят к нам мужики из цеха и говорят эту фразу.
В ней — целая жизнь. Во-первых, сам факт того, что пришли люди из цеха, — это всего несколько лет назад было бы просто шоком. Цех очень хочет, чтобы его не трогали и не лезли с новыми процессами. Сейчас они научились нам доверять, увидели возможности и примерно понимают, что мы можем.
Во-вторых, конвертер, который надо фотографировать. Если что, то конвертер — это такая печка в виде большого горшка восемь метров высотой. Мы туда заваливаем металлолом и заливаем жидкий чугун, затем всё это продувается кислородом, а потом на выходе получается сталь. Смысл операции — при температурах выше 1 600 градусов продуть кислородом на сверхзвуке так, чтобы он связал ненужные нам примеси.
Чего хотят цеховые: каждый раз, когда сталь готова, этот горшок наклоняется, и из него выливается расплав в ковш на железнодорожной платформе.
И им нужно заглянуть в Ородруин. В смысле посмотреть на горловину, чтобы узнать насколько она зарастает шлаком и чугуном.
Кстати, она еще и бороду снаружи отращивает.
Пока конвертер наклоняется к платформе, горловина сзади красиво подсвечивается расплавом. Если мы сможем повесить камеру под 45 градусов и ловить точный момент во время наклона, то они будут очень счастливы. Данные наклона есть в АСУТП и, соответственно, в шине, потому что мы знаем положение механизма.
Мы сделали синхронизацию через шину: как только градус доходит до расчётного, камера делает фотографию, определяет степень зарастания и отправляет её в диспетчерскую цеха.
Заодно мы стали разбираться, зачем им это, и из этого пошла ещё серия проектов.
В результате нашей командой мы реально повлияли на количество выплавляемой в стране за год стали: парой шажков — тут, парой — там, но в итоге прямо значимо. Сейчас расскажу.
В целом я рассказываю эту историю, но надо понимать, что по большей части это заслуга целых команд. Больше всего именно в этом проекте работала команда Александра Сыроквасова. Погнали.
Конвертер выглядит так:
Снимать его сверху не позволяют условия – свободного места нет, зато есть высокие температуры и выбросы.
Зачем им это нужно
Горловина конвертера по мере использования постепенно зарастает настылью — металлом и шлаком — в результате их застывания на краях. То есть с каждой плавкой вход в конвертер становится всё уже и уже. А, напомню, мы туда сыплем лом: с ним сталь «нажористее». На самом деле лом нужен для выравнивания теплового баланса — иначе работали бы только на чугуне, но так слишком горячо.
Конвертер имеет идеальную горловину только после капитального ремонта. Дальше диаметр всегда меньше, чем у нового. Что-то можно отбить, а что-то застывает за несколько циклов.
Когда горловина зарастает, то лом в конвертер не дозаваливается, а чугун в него не довыливается. Если горловина заросла сильно, то часть лома окажется не в конвертере, а на полу.
В общем, горловину нужно время от времени чистить.
Раньше это делалось по интуитивным ощущениям мастера цеха. То есть он внимательно в нее смотрит (теперь уже камерой) и по своим впечатлениям решает, когда нужно выводить конвертер на чистку. Вызывая диспетчера, он выбирает время между плавками.
Фото позволяет точно определить минимальный диаметр горловины. Диспетчеры обмолвились, что все мониторы у них в кабинете должны быть одинакового размера. Линейку к ним, конечно, они не прикладывали, но примерно представляли габариты.
Естественно, по фото это можно было замерить точно.
А этот замер даёт ещё две важные вещи:
Уведомлении о том, что горловина заросла очень сильно и пора чистить.
Прогноз зарастания, чтобы мастер и диспетчер знали, когда планировать время для следующего обрыва горловины.
То есть на практике:
Мастер смотрит в сервис и учитывает показатель зарастания горловины.
Если видит, что растёт опасность застревания лома и недозалива чугуна, — ставит «окно» между плавками.
Цеховые чистят горловину.
Диспетчер видит, насколько хорошо они её почистили, и видит прогноз в сервисе, сколько плавок у него в запасе до нового слишком сильного зарастания.
Планирует обслуживание примерно на этот момент, но всё равно после каждой плавки прогноз пересчитывается и становится точнее.
Одна чистка занимает 15–20 минут.
Между плавками допускается образование «окна» — время резерва конвертера, когда одна плавка уже закончилась, а другая находится в процессе формирования. Больше всего и диспетчера, и бригаду расстраивает, когда агрегат «отдыхает», а потом после одной-двух плавок требуются работы по очистке горловин. Или когда очистка была за две-три плавки до остановки на резерв.
Конечно, они хотели бы чистить горловину в момент резерва, но не всегда уверены, что дотянут до следующего такого отрезка.
Очень хороший диспетчер организовывает работу так, чтобы резервы совпадали с чистками, и при этом горловина никогда не зарастала сильно. Учитывая сложность производства и то, что зарастание — это вообще-то процесс предсказуемый только статистически, но не прямо до конкретного состояния после плавки, такое идеально получается только у единиц, буквально живущих производством.
И это, как оказалось, можно оптимизировать, сделав ассистента, который хотя бы точно считает габарит горловины, знает, насколько она нарастала в прошлые разы, знает, когда следующий резерв, и всё это выводит на экран диспетчеру.
Итоговый сервис
Все выглядит примерно так:
Как видите, тут и фото, и все нужные диспетчеру расчёты.
Собственно, как устроен такой сервис, наверное, объяснять не надо. В предыдущие годы мы получили все нужные технологические данные в шину, сделали дизайн-систему для интерфейсов, получили все нужные интеграции в цехах, развернули среду виртуализации в ЦОДе и настроили вообще всю нужную инфраструктуру. Дальше нужно просто повесить камеру, протестировать, получить результат.
Единственная сложность — мы никогда не знаем максимального размера горловины, потому что она всегда со слоями застывшей во время слива стали. В итоге до внедрения сервиса пришлось дожидаться капитального ремонта каждого конвертера, чтобы увидеть чистую горловину и снять её по месту как эталон.
Опорный кадр в первый день работы новенького конвертера после капремонта — это 100% горловины.
Пара нюансов была и с камерами: нам хочется, чтобы фон был тёмным, а горловина — светлой, как видно на фото выше. Камеры сейчас умные, поэтому все решилось программно и механически.
Казалось бы, на этом история должна закончиться. Я должен сказать, что мы убрали примерно 12 минут простоя в день, а это несколько десятков тонн стали для страны каждый день. Мужикам из цеха должны дать премию за рацпредложение и разрешить не заглядывать в Ородруин каждый раз, мы кладём проект в портфолио и отдаём его на поддержку.
Хэппи энд!
Но тут пришли другие мужики и сказали, что, у них тоже есть вопросики, которые надо порешать.
Известь
В конвертер ещё засыпается известь: ею пересыпают лом и потом кидают ещё сверху. Это нужно для того, чтобы выводить фосфор из стали. Фосфора много в некоторых рудах, соответственно, он попадает в чугун.
Извести нужно сыпать ровно столько, сколько нужно. Если засыпать мало — останется лишний фосфор. Если засыпать больше — она вообще-то захолодитель, и будет нарушаться тепловой баланс процесса, что в итоге приведёт к низкому КПД.
То есть сыпануть извести от души — дорого и глупо, а недосыпать — очень плохая идея.
Расход извести зависит, очень упрощая, от трёх факторов:
Состояния донных фурм, которые дуют в конвертер: чем лучше они дуют, тем лучше известь перемешивается и реагирует, тем меньше её надо.
Химсостава чугуна (для каждого химсостава — своё количество извести, берётся из советской таблицы, которую позапрошлое поколение химиков составило экспериментально).
Целевого химсостава стали.
Раньше процесс был такой: брали огромные таблицы из технологической инструкции и смотрели, что в ней соответствует желаемой стали. А для того, чтобы определить требуемый расход извести, необходимо было посмотреть на входящие данные по чугуну и металлолому, а еще требуемые параметры готовой плавки. Все это нужно, для создания шлака и удаления вредных примесей — фосфора, который поступает вместе с чугуном.
В таблицах были диапазоны расхода «От — до». Например, расскажем про кремний — он является одним из факторов, влияющих на расход извести. Для требования с содержанием кремния в чугуне в пределах от 0,35% до 0,44%, расход извести внутри диапазона может изменяется на величину до 2-х тонн. Точный расчет на среднее значение в этом диапазоне приходилось рассчитывать вручную. Учитывая тот факт, что колебания по содержанию кремния в чугуне могут быть в пределах от 0,30% до 1,0%, то оператору требовалось больше времени на расчет. Дополнительной сложностью для оператора служили также факторы по увеличенному содержанию фосфора в чугуне и требованию по конечному содержанию фосфора в стали. Также оператор в своей работе применяет альтернативные заменители извести, что также прописано в технологической инструкции. В случае использования заменителя, необходимо сократить расход извести, что создает необходимость делать дополнительный перерасчет.
При внедрении сервиса были учтены все входные параметры, требуемые для оптимального расхода извести: расход чугуна, химия чугуна, расход и сорт металлолома, требования по фосфору в готовой стали, учет заменителей, находящихся у оператора в момент времени. Все это было заложено в математическую модель и на выходе оператору предлагался оптимальный расход извести.
Цеховые хотели от нас как-то заглянуть на дно и посмотреть точное состояние фурм, чтобы знать, сколько извести класть.
Мы этого сделать не можем: там находится расплав. Но у нас есть газоанализаторы внутри конвертера, температура и другие параметры, плюс мы знаем, что в него положили. Соответственно, мы можем прогнозировать в матмодели его состояние и сравнивать с фактическим. А от зашлакованности донных фурм зависит скорость перемешивания расплава, то есть можно по физическим и химическим параметрам судить о том, как этот процесс идёт.
Матмодель можно скорректировать взятием пробы химсостава после выплавки стали.
Собственно, всё. На самом деле это решение довольно простое, для этого всё давно было, и надо было просто соединить части. Когда есть шина со всеми данными, проблем нет. От работы донных фурм ещё зависит количество угара железа (лишнее может прогорать вместо того, чтобы очищаться), поэтому матмодель ещё оказалась полезна для прогнозирования ремонтов и их экономических эффектов.
Отдельной сложной задачей стала автоматизация процесса шихтовки — прогнозирование и точная выдача заказов на чугун и лом с учётом переменного состава сырья, но об этом — в следующей статье.
Отдельно хочу сказать огромное спасибо Александру Сыроквасову и Илье Садовникову за помощь в подготовке материала.
