转炉炼钢操作台前，生产人员手握鼠标点击“吹炼开始”按钮，智慧炼钢系统控制氧枪自动下降开始吹炼、物料自动加入、底吹自动控制、氧枪根据返干和溢渣实际炉况进行枪位自动调整、副枪自动测量，直至吹炼结束无需手动干预；点击“出钢开始”按钮，智慧炼钢系统控制转炉倾动、钢包车自动跟随、出钢异常报警停摇，直至出钢结束无需手动干预……这是2024年2月25日首钢京唐钢铁联合有限责任公司（下称首钢京唐）钢轧作业部8号转炉的实际生产场景，由该公司自主研发的转炉智慧炼钢系统，大大提升了转炉生产的智能化水平，降低了生产人员的劳动强度。

2023年2月，钢轧作业部8号转炉开始陆续实现各步骤自动控制；2023年8月，各功能模块投入使用并完成联动运行，最终实现无线端控制炼钢。转炉智慧炼钢系统，实现了转炉吹炼、出钢、溅渣、出渣生产全程的智能化控制，使用比例超过90%，过程无干预率在95%以上。经专家团队评议，系统技术水平达到国际先进水平。

实现转炉智能化冶炼困难重重。长期以来，转炉炉料结构复杂多变、原辅料成分不稳定、炉内反应无法实时监测、“黑箱化”现象严重等问题一直存在，主要靠人员经验判断、解决。转炉炼钢操作的智能化是当前的主流趋势，但转炉智慧炼钢系统的研发面临诸多困难：转炉冶炼过程是在开放反应釜内进行涉及固、液、气多相物质的复杂高温物理化学反应，包括吹炼、出钢、溅渣、出渣等多个关键阶段，各阶段先后进行互相关联，但实际炉况和自动控制的内容、方式差异巨大；转炉生产控制设备多、物料种类多、生产介质多，这些设备的控制、物料的加入、介质控制均需实现模型计算和自动控制；生产过程中产生的声音、图像等信息，以及由各种传感器测量获得的距离、流量、重量、成分、温度等众多数据类型，都需要纳入计算模型。

为攻克这些难题，生产侧的首钢京唐和技术侧的首自信联合构建核心攻关团队，吸纳生产、工艺、设备、计算机系统、模型开发等领域专业技术人员，历时20个月，自主研发了转炉智慧炼钢系统，于2023年8月上线试运行，成效显著。

转炉智慧炼钢系统具备两大优点——

一是建立先进感知体系，实现冶炼过程智能化控制。根据不同场景，安装多种高清数字摄像头，对转炉冶炼过程进行全过程监控，采用视觉识别，结合烟气分析、声呐、副枪检测、下渣检测、传感器等技术，建立吹炼、出钢、溅渣、出渣等生产过程控制的感知体系，将生产信息纳入冶金模型。

二是深度学习模型与机理模型相结合，实现转炉生产全程的智能化控制。采用深度学习方法处理吹炼、出钢、溅渣、出渣各阶段图像信息，实现非结构化、非指标化数据向结构化、指标化数据转变；采用基于冶金机理的静态计算模型、脱碳动态模型、合金计算模型等，实现加料量、加氧量等过程控制参数计算；采用基于生产控制及安全规程的控制模型，实现全生产过程的自动化控制。

在转炉吹炼过程智能化控制上，该系统以图像识别为核心技术，对出钢口及炉口火焰强度进行综合分析形成火焰指数，综合烟气、声呐、炉口溢渣信息，形成四大判断依据，并依此进行氧枪控制，使转炉吹炼全程处于理想的平稳冶炼状态，解决吹炼喷溅及返干发生几率高的问题。同时，良好的造渣提高了转炉脱磷率，终点钢水中磷含量最低达到0.003%。

在转炉出钢过程智能化控制上，该系统以图像识别为核心技术，对出钢过程转炉包沿钢液位置进行识别，同时计算“出钢秒流量”，实时判断出钢安全状态，保证出钢过程处于“最大静压力”下最快出钢状态，同时确保出钢过程安全。

在转炉溅渣过程智能化控制上，以静态模型与动态智能控制相结合的方式实现溅渣自动控制。静态阶段执行溅渣模式表，起渣后根据炉口摄像头识别渣粒参数，动态调整枪位及物料加入，完成溅渣操作。通过使用自动溅渣功能，缩短了溅渣时间18秒~1分钟，溅渣护炉效果稳定。

在转炉出渣过程智能化控制上，通过计算摇炉角度与渣罐车位置的对应关系，控制转炉倾动与渣罐车同步运行，保障炉渣倒入渣罐；同时利用摄像头视觉系统监控倒渣情况，倒渣渣流异常时及时提示切换控制，实现安全状态下的转炉自动出渣。通过自动出渣功能控制投用，炉下渣量产出较投用前减少2.1吨/天，降低了渣罐车及炉下渣的清理频次。

转炉智慧炼钢系统实现了转炉吹炼、出钢、溅渣、出渣生产全程的智能化控制，将原来频繁的人工手动控制转变为了计算机智能化控制，现场操作人员可“一键”启动自动化控制过程，中途无需干预即可完成冶炼。转炉智慧炼钢系统提高了生产稳定性和产品稳定性，使直出钢比例提高约26%、冶炼周期缩短2分钟28秒、钢铁料消耗指标降低约2.9千克/吨。

整体而言，转炉智慧炼钢系统提高了炼钢生产的智能化水平，获得了显著的经济效益，降低了生产人员的劳动强度，在安全、环保领域取得了良好效果，成为炼钢生产智能化应用的优秀范例，也标志着首钢京唐真正实现了“一键式炼钢”的转炉智能化冶炼。