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首钢国际工程公司智能化钢卷运输系统研发纪实

发表时间: 2019-08-09

  首钢国际工程公司坚持以创新引擎发力,秉承“技术领先、为客户创造价值”的企业发展理念,以提高经济效益为中心、依靠科技创新提升“制造+服务”核心竞争力,开拓进取,优化创新,致力于打造“智能重载”新产品。2019年6月,其自主研发的最新一代产品、具有独立知识产权的MCCR项目智能化新能源钢卷运输系统,在首钢京唐公司产线,承载着钢卷产品顺利到达指定位置。此举标志着首钢自主研发的第三代运输产品——智能化新能源钢卷运输系统在首钢京唐公司正式投入使用,开启了最新一代钢卷运输技术在首钢集团应用的新篇章。

  从世界首例的第一代双排式的托盘式,到重载领域首创的第二代非接触式供电技术,再到在冶金行业世界首创的第三代超级电容器供电的应用,首钢国际工程公司参股管理的首钢云翔公司坚持创新驱动,推进转型发展,在钢卷运输系统研发和应用领域实现了新突破,开创了重载运输之先河,迈出了引领钢卷运输系统智能化、绿色发展之未来的步伐。

  创新决胜未来,科技创新这一发展引擎必将催生更加强劲的发展动力。“敢创新”是动力、是方法、是践行。钢卷运输系统研发团队用“世界首例”来证明自己。

  钢卷运输系统是冶金企业带钢轧制生产线必不可少的重要设备之一,主要应用于冷轧带钢、热轧带钢的钢卷运输线,实现钢卷运输快速、流畅,以满足连轧线生产的多品种、高质量、快节奏的要求。冶金企业内部的钢卷运输,传统方式是步进梁、链式运输机、汽车等,随着产能的不断扩大和生产节奏的加快,传统的钢卷运输方式已不适应现代化钢厂的运输需求。

  首钢国际工程公司始终秉承创新发展理念,坚持科技创新、技术创新,为企业发展提供科技支撑、技术支撑。十年前就成功研发出了新型钢卷运输系统,即双排辊道式托盘循环钢卷运输系统,彻底改变了步进梁、链式输送机、汽车、过跨车及火车等传统的钢卷运输方式,也克服了双层式托盘运输的缺点,达到了“60秒”的节奏要求,满足带钢连轧生产的多品种、高质量、快节奏生产。

  首钢国际工程公司钢卷运输系统的研发与首钢京唐公司有着密切的联系。京唐公司在工程将建设之初,按照规划,将热轧和冷轧生产线的钢卷运输统一衔接考虑,为实现“四个一流”目标,轧区热轧钢卷运输必须采用先进的方式,以保证产线快节奏的生产。

  经过科学论证,传统的步进梁和链式运输机方案已经无法满足京唐公司生产工艺的要求,托盘式运输成为京唐公司热卷运输系统的唯一选择。利用一种运输方式能够彻底解决多个热轧厂、多个冷轧厂及多个钢卷库之间的钢卷运输方案,外方推荐方案为双层辊道式托盘运输方案,虽然可行,但土建投资巨大。

  为降低工程投资,按照集团领导的要求,2006年初,国际工程公司成立了托盘运输技术研发团队,融合了轧钢工艺、机械设备、液压、传动、供电、仪表、自动化、土建等多个专业优秀人才,通过几年的奋斗和拼搏,集中优势资源,出色完成了京唐公司轧区钢卷物流运输系统的开发和整体设计,并形成了系列化、标准化的设计方案,研发出拥有自主知识产权的双排式托盘运输技术,并可为国内外钢铁企业提供低成本、高可靠性的设备和技术。

  2009年3月,首钢国际工程公司自主研发的第一代钢卷运输系统、世界首列双排式托盘运钢卷运输系统在京唐公司2250mm热轧第一次成功投入使用,标志着世界上首次采用双排式托盘运输系统运送热轧钢卷的尝试取得成功,有效解决了京唐公司一期建设时土建投资过大、运输节奏快、物流交叉运输等技术难题,实现了钢卷运输智能化,进一步降低了工程投资,减少生产及维护成本。第一代钢卷运输产品——双排式托盘运输系统,采用地面铺设双排辊道、辊道上布置多个运输托盘的方式,不仅能够满足生产节奏的需求,而且克服了上下层布置的托盘运输系统的土建基础深、下层设备维修困难等诸多缺陷,获得了多项发明专利授权及中国冶金科学技术奖三等奖。

  双排式托盘运输系统的成功运用备受世界钢铁巨头企业的青睐。2014年10月,在一次交流中,韩国浦项光阳4号热轧工程建设方总负责人朴一虎,对由首钢国际工程公司设计、总成套供货、调试的托盘运输系统给予了高度的评价和认可。

  2011年初夏,国际工程公司迎来3名主动到访的韩国人,他们来自浦项公司。一走进会议室,他们就开门见山地说,我们是为了托盘运输来的。国际工程公司随即邀请韩方代表走进京唐公司和迁钢公司工程现场参观。韩方代表在参观过程中连连竖起大拇指,感慨中国钢铁工程技术的发展水平和速度。很快,国际工程公司就收到了浦项发来的正式合作邀请函。双方前几次的交流非常顺利,但接下来在谈到合作模式时,浦项提出,按照其建设模式,只能由中方提供机械设备,电气自动化系统需由其它公司承担。首钢国际代表反复解释,该技术不是单纯的机械设备技术,而是工艺、机械、电气、自动化、液压等成套综合技术。为了该技术的完整及为用户负责,不能接受仅仅提供机械设备的方案。最终,出于对该技术的青睐及对首钢人的信任,浦项接受了成套设备供货的方案,但提出电气自动化的软硬件需采用日本TMEIC公司的产品的条件。终于,在国际工程公司代表第九次赴韩国浦项谈判时,双方达成了协议。浦项4号热轧工程的后部钢卷运输系统由国际工程公司进行机、电、液、自动化等系统的全部详细设计和关键设备的成套供货。

  2012年6月12日,国际工程公司与浦项建设(中国)有限公司正式签订了合同。浦项从中国购买过机械设备,但引进中国的成套技术这是第一次。双方签约后,国际工程公司设备开发成套部、电气设计研究所、工业建筑设计研究所、采购部迅速组织精干力量成立国际项目团队,并制订了详细的设计和采购计划,高效推进。

  根据双方合同的约定,项目电气自动化控制系统必须采用日本TMEIC的硬件,这给国际工程公司自动化控制编程技术团队带来了前所未有的挑战,自动化程序的开发和调试成为最难啃的硬骨头。首先是自动化程序开发的软件和硬件环境与以前的成熟经验相比发生了变化,浦项公司要求应用人机界面的接口方式等新技术,连TMEIC公司自己都没有实际应用过。国际工程公司电气自动化专业李洪波、王超、王夏书等技术人员接受TMEIC公司培训后,经过认真消化吸收,结合迁钢、京唐项目的实战经验,经过努力,与团队成员首次自主开发了基于TMEIC硬件及软件系统平台上的托盘运输自动化软件控制程序,并且精准实现了“一键式、全自动”的运输功能。

  设备安装完成后,进入自动化控制调试环节,电气设计师王超常驻现场,他不敢有半点放松。在调试液压系统时,整个控制系统不带设备时控制都正常,一旦带了设备便启动不起来。整整5天都没有查出原因。王超的嘴很快就了起泡,嘴角也裂了。向TMEIC公司求助,检查了整个设计系统,发现都符合标准,连日本专家都没招了。“我就不信没有解决的办法了,咱们自己动手拆拆看。”王超和现场工作人员一起,把控制系统的模块和电缆全部拆开,逐个模块调整、试验。终于,在调换了其中两个模块的位置后,系统恢复正常,王超悬着的心也终于放了下来。

  谷军当时担任韩国浦项托盘运输设备成套总承包项目执行经理。在为韩国浦项提供成套设备的日日夜夜里,他和团队成员传承和发扬首钢精神,精准设计、精细管理、精心服务,实现了中国钢铁设备成套技术首次成功输出到韩国浦项。项目成员们在异国他乡300多个日夜里,面对浦项的高标准、高要求,白天忙碌在施工现场,核对每一个国内发来的设备、校验每一项施工进展,经常凌晨2点还在通过邮件与公司沟通修改细节。在设备制造中,当浦项监制人员以检验顺序不符为由,强硬要求对已经加工过的1000多件原材料钢坯进行判废处理时,团队成员细致研读合同条款和技术标准,据理力争,让1000多件原材料钢坯“死而复生”,避免了上百万元的工程损失。他们还以深厚的专业知识和精益求精的精神,破解了连日本专家都无法解决的设备自动化调控难题。为了让浦项操作人员迅速操控设备,现场服务团队成员主动加班撰写了500多页纯英文的说明书。面对国际工程的挑战与考验,他们以精益求精的专业能力、敢于超越的创新精神、严谨务实的工作作风,让首钢自主创新的钢卷托盘运输装置在世界一流的钢企扎根落地,为“首钢创造、首钢服务、首钢品牌”增添了一抹亮丽色彩。韩国浦项的技术人员敬佩地向全体成员竖起大拇指说:“首钢成套装备很好,首钢工程技术人员线号热轧厂开始整体热试。当首个调试钢卷被首钢国际工程公司设计供货的托盘运输系统平顺地运送到钢卷库卸卷位,最后由天车完成卸卷后,现场响起了热烈掌声。现场的韩国浦项工作人员表示:“这次热试轧出的钢卷形状较差,如果采用传统的运输方式,这个钢卷不可能被运送到钢卷库。你们的双排式托盘运输系统运行非常平稳,很了不起。”经过多年的生产实践检验,由首钢国际工程公司设计成套供货的托盘运输系统运输能力可以充分满足生产线的运输要求。整个托盘运输系统运行平稳,质量可靠,浦项业主非常满意。

  韩国浦项在世界钢铁业声名显赫,浦项4号热轧工程的后部钢卷运输系统由国际工程公司进行机、电、液、自动化等系统的全部详细设计和关键设备的成套供货。第一代钢卷运输产品——双排式托盘运输产品进入韩国浦项光阳厂,这是中国轧制相关成套技术首次进入国外世界最先进的钢厂,开创了国产轧制成套装备进入国外世界最具竞争力的钢厂(韩国浦项)的先河。

  现代科技产品不断创新、变革、发展,满足用户需求,及时应对市场变化,只有革故鼎新、永不止步,科技产品才能保持生命力。“敢为天下先”是志向、是胆识、是追求。钢卷运输研发团队用“60吨载重纪录”来证明自己。

  第一代钢卷运输产品研发成功并投入使用后不久,首钢硅钢基地中产线钢卷的长距离运输成为了制约工序间物流的因素之一,特别是运输车的供电方式为电缆供电,极大限制了运输车的运输距离。如何攻破这一难题,成为当时摆在工程建设各单位面前的任务之一。

  国际工程公司研发人员了解到该情况后,第一时间进行现场调研,经过深入了解业主需求,针对工序间的钢卷运输优化和调整的需要,与业主一起确定了新增非接触式供电运输车的解决方案。该重载非接触式供电运输车,能够满足现代化工厂对运输系统可靠性、安全性及自动化程度日益增长的要求,可应用于物流园区、仓储服务等多种运输场合。

  从2010年初研发开始,经过一年多的攻关,设计团队成功研发出了第二代重载运输产品——非接触式供电运输车系统,成功解决了迁钢公司钢卷运输300米以上的超长距离供电问题。该产品至今仍保持着采用非接触式供电技术运载能力最大60吨的纪录。

  首钢国际工程公司自主研发的第二代钢卷运输系统,利用电磁耦合原理,用车载拾电器将预埋于地下的电缆中的电流拾取到车上,供车载电机及其它用电元器件使用,克服了传统运输车中供电电源与车体必须有物理接触的缺点,运输距离不受限制,可用于穿越马路、露天等场所。产品从2011年在迁钢冷轧硅钢厂投入使用,至今运行状况良好,开创了非接触式供电技术在冶金行业应用的先河,得到了用户的高度评价。

  现任装备材料部智能运输设备研究所副所长郑江涛在国际工程公司工作的10年间,参与了从一代到二代再到三代的项目研发。他每年的出差时间都在半年以上,经常是今天刚回来,明天又要走,年幼的女儿只能每天晚上临睡前和他在微信里聊聊天。郑江涛作为团队现代化和无线通讯专业的唯一负责人,在研发过程中遇到了各种技术困难。他埋头苦干,砥砺前行,困难迎刃而解时,来不及庆祝,就投入到下一阶段的研发过程中。

  第二代重载运输产品——非接触式供电运输车系统与上一代产品相比,成功解决了长距离钢卷运输与马路的交叉问题,是世界首例60吨级非接触式供电驱动的运输车,成功将非接触式供电技术应用到了冶金界面运输技术领域,解决了超长运输的供电问题,再次引领了全球冶金行业界面运输技术发展的新方向。该产品采用了在国内外重载领域实现首创的非接触式供电技术,让运输车摆脱了电缆的束缚,可以满足长距离的过跨运输需求、可以露天及穿越马路。第二代产品至今仍保持着采用非接触式供电技术运载能力最大60吨的纪录,获得首钢科技奖二等奖。

  智能化新能源钢卷运输系统已经达到世界领先水平、多项技术均属国际首例,已申请国家专利30余项,获得授权专利20余项。第三代产品的成功运用,开启了钢卷运输技术的新篇章。

  从第一代产品到第二代产品的创新,如果说是革命性,那么从二代产品到三代产品的创新则是新的、质的飞跃。“敢担当”是责任、是态度、是作风。钢卷运输系统研发团队用“世界领先”证明了自己。

  国际工程公司自主研发的第三代运输产品——智能化新能源钢卷运输系统,系统优势明显,更加符合现代产品智能、绿色、节能、环保的要求,是下一代的钢卷运输技术。这是在欧洲钢铁技术大会上,会议主持人对第三代产品的评价。

  国际工程公司自主研发的智能化新能源钢卷运输系统,经测算,相比一代产品土建投资可减少三分之二以上,总体投资可以减少三分之一,吨公里电耗仅为0.05千瓦·时。同时系统优势明显,更加符合现代产品智能、绿色、节能、环保的要求:

  ——新能源供电方式。以超能电池作为车载动力源,运输线路上布置多个充电点,充电灵活,随充随用,5分钟内即可充满,充电次数达30万次以上,并且可实现制动能量回收,满载续航能力可达3.5公里以上。

  ——适应面广。采用轨道式运输,负载能力达上百吨,并可实现自主转弯、交叉运输、露天作业等复杂工况需求。

  ——智能化。全系统采用智能化控制,每台运输车均可实现独立控制、精确定位、全自动运行,无需人工干涉,与主轧线控制系统和车间库管系统相连,可实现无人化智能库管。

  ——精度高。运行速度在0—1米/秒范围内可调,并且具有完备的安全防护系统,运行平稳可靠。

  ——扩展性好。根据生产需求,如有运输路线的增加或改变,只需增加或改变轨道的铺设即可。

  ——投资少。土建基础浅,施工简单,设备安装便捷,施工工期短,工程整体投资低。

  ——绿色环保。整个运输过程电力驱动,无任何尾气、污染物排放,运输线路干净整洁,真正做到绿色运输。

  此外,智能化新能源钢卷运输系统,是首钢的原创技术,首钢拥有完全独立、完整和清晰的自主知识产权。该技术符合中国制造2025、工业4.0及“互联网+”等概念的要求,为智能重载物流、智能化冶金工厂、智能化立体仓储系统的建设提供了一种可靠的运输方式解决方案。与现有的运输方式比,该技术可有效降低工程投资,缩短施工工期,降低冶金企业的内部物流运输成本,提升企业竞争力。该技术可用于过跨运输车,也可替代非接触式供电重载运输技术及托盘式运输技术。

  2017年9月,世界首例采用该技术的钢卷运输系统在山钢日照2050毫米热轧生产线月在京唐公司无头轧制生产线上再次成功投入自动化应用。

  第三代产品钢卷运输系统所具有攻关难度更大、研发水平更高、挑战更加艰巨,因此也更加能够考验国际工程公司团队的意志和能力。实践证明,国际工程公司团队是一支“敢闯、敢坚持、敢于苦干硬干”的优秀团队,是一支“敢担当、敢创新、敢为天下先”的坚强集体。

  为研发出更加适应现代化高端产线年上半年开始,首钢国际工程公司技术团队领头人韦富强坚持持续改进,提出将能够快速充电的超能电池技术应用到冶金界面运输技术领域的想法,得到了公司领导的大力支持。在完成理论的可行性分析和设备的样机试制后,研发团队接连完成了机电设备的安装,空载运行试验,25吨、40吨、60吨负载试验,无线通讯控制试验,制动能量回收,安全装置测试等实验项目,获取了大量的一手数据。最终,样车试验结果表明,本次研发的超能电池重载运输车在满载60吨时充电一次的运行里程接近4公里,完全超过了设计能力,能满足钢铁厂多种界面运输的需求。同时,该公司研发的超能电池重载运输车使冶金界面运输系统彻底摆脱电缆的束缚,利用可靠的无线通讯技术及完善的自我防护技术,实现全自动化运行,不仅能满足现代化钢铁厂工序间对运输系统可靠性、安全性及自动化程度日益增长的要求,还可以推广应用到物流园区、仓储服务等多种运输领域。

  项目研发成功了,但是在这成功的背后,却有着很多令人难忘、令人感动,更令人回味的故事。

  在第三代产品课题研发的关键阶段。运输冷轧卷的样车已基本完成实验,在大量的实验数据的积累下,新能源智能化重载运输技术虽已能满足替代非接触供电技术的全部要求,但运输冷轧卷和运输热轧卷完全不同,怎么拐弯?怎么防热?怎么安防?怎么交叉运输?难题一个接一个,每一项都是关系到项目成败的关键。困难面前,大家从没考虑过退缩,一起格物致知、开拓进取,充分利用已有技术的优势方面,经过攻关,解决了热卷运输的一系列关键性的难题。2017年9月28日,世界首创的新能源智能化钢卷运输技术第一次投入工业化应用;2017年11月28日,当运输系统圆满完成了日运送钢卷数超过100个时,业主负责人亲切地握着负责现场调试的郑江涛的手说:“首钢国际,你们真棒!”

  程为,研发团队中一位普通的机械工程师。虽然进入研发团队只有短短的一年多的时间,但他对待工作始终严谨、认真。他说,项目团队是一个大家庭,项目涉及电气、机械、自动化等多个研发领域,对待研发中遇到的难题,大家都是充分讨论,集思广益,把解决难题当作第一要务。首次应用的新产品的车轮和轴承在检修中只能破坏性拆除。在后续研发过程中,他们本着用户第一的思想,改进了设计,车轮和轴承经过检修可以重复使用,进一步降低了成本。

  记者采访中,只是遇到了郑江涛和程为。在项目研发过程中,研发团队的每一位成员都付出了很多。2017年9月28日,山钢日照2050毫米热轧项目现场,为了兑现“产线的第一卷用我们的托盘车运送”的承诺,郑江涛带领现场服务组成员在简陋的施工现场已经等待了整整一天,大家已经非常疲劳。面对第一卷出卷时间的一次次推后,所有成员都没有丝毫怨言,因为大家深知,这是世界首例智能化新能源钢卷运输系统的首次应用,对业主来说,这只是一个节点,但对于托盘车团队来说,这就是一次生命。晚7时,当第一卷热轧卷顺利由钢卷小车送到托盘车上,最终由托盘车平稳运送至目的地时,在场的所有人都在庆祝,纷纷为首钢国际工程公司伸出了大拇指。

  新能源智能化重载运输技术2014年开始立项,到2017年9月28日第一次工业化使用,历时三年两个月。在研发过程中遇到了各种技术困难。在详细设计阶段,第一个重大难题就是复杂铁磁环境下的可靠无线通讯技术。众所周知,无线通讯技术是依靠电磁波传递信号的通讯技术,可靠、良好的空间环境,是电磁波稳定传递的保障。课题研发的初始瞄准点即为包括冶金物流在内的重载物流运输行业。在冶金企业中,铁磁干扰、辐射热和大电流设备的存在,无疑是无线通讯的噩梦。可是,香港马会开奖结果直播,要想把新能源重载运输做好、做精、做细、做实,更好地体现智能化、信息化,更好地接入智能化生产管理网络,无线通讯是绕不开的一道山。困难面前,研发团队没有退缩,先后同国内外数家先进工业无线通讯厂家展开深入技术交流,细化设计方案,并模拟实际工况,做了大量工程实验,采集了众多宝贵的实验数据。每一页数据的背后,都凝结了团队成员无数的心血和汗水。建立在实验数据背后的工程方案,为项目进程和工业化应用提供了坚实的基础。

  科技是利器,国家因之以强,企业因之以赢。第三代钢卷运输系统研发成功后,先后有德国西马克公司、意大利达涅利公司、韩国浦项建设等多家世界知名的冶金工程公司主动与首钢国际工程公司联系,希望就该技术的应用和合作进行交流。智能化新能源钢卷运输技术,将成为冶金企业钢卷运输中最具竞争力的最新一代方式。

  展望未来,首钢国际工程公司将致力于打造“智能重载”新产品,引领“绿色运输”新方向,将冶金“界面技术”推向新的高度。



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