鐵水運輸邁入“無人”時代

10月15日上午9時，位于唐山海港經濟開發區的河北天柱鋼鐵集團有限公司（以下簡稱“天柱鋼鐵”）煉鐵廠區內，伴隨著一聲清脆的鳴笛聲，一輛裝載著100多噸熾熱鐵水的無人運輸車，緩緩從2號高爐出鐵口駛出。

這輛無人駕駛的機車沿著縱橫交錯的鐵軌平穩前行，經過一個個自動扳動的道岔，最終精準停靠在煉鋼車間的兌鐵點。機械臂自動落下，完成摘鉤、對位、兌鐵等一系列動作，全程不見一個人影。

鐵水運輸，是連通高爐出鐵到轉爐煉鋼環節的唯一紐帶，被稱為鋼鐵界面的運輸“生命線”。然而，這條看似簡單的運輸線，曾是鋼鐵生產中最危險、最艱苦的環節之一。

“過去，每臺鐵水運輸車要配備一名司機和一名道岔工，司機在駕駛室內緊盯前方，道岔工則要沿著鐵軌步行，每到一處道岔就要手動扳動，選擇路線。一個班下來，道岔工走兩萬步是家常便飯。”天柱鋼鐵煉鐵廠廠長余其明說。

更令人揪心的是運輸過程中的安全風險。鐵水溫度高達1500攝氏度，一旦發生脫軌、傾覆，后果不堪設想。

除了安全壓力，鐵水運輸的效率問題同樣突出。

“在煉鋼過程中，鐵水的溫度控制至關重要。鐵水從高爐到轉爐的溫降程度不僅影響煉鋼的效率，還直接關系到煉鋼的成本。”天柱鋼鐵精益數智中心主任助理張兆民說。

傳統的鐵水運輸依賴人工用對講機溝通，調度依靠經驗判斷，從距離最遠的高爐到轉爐，一罐鐵水要運27分鐘，溫降超過130攝氏度。而鐵水每下降1攝氏度，噸鋼成本就要增加0.5元。因此，鐵水運輸的效率提升意義重大。

2023年，河北省工業和信息化廳大力推動鋼鐵行業數字化轉型，指導成立了全國首家省級鋼鐵行業數字化轉型聯盟，搭建產學研用金數字生態融合化平臺，鼓勵全省鋼鐵企業應用數智創新技術融合生產業務場景。天柱鋼鐵在經過充分調研后，決定與賽迪奇智公司合作，打造河北首套智慧鐵水運輸系統。

“這不是簡單的設備升級，而是對整個鐵水運輸流程的重新搭建。”張兆民介紹，改造后的鐵水運輸車搭載5G定位系統，能實現厘米級精準控制，視覺傳感器、激光雷達、毫米波雷達構成的多重感知系統，更是讓機車具備了“火眼金睛”。

“即使在大霧、雨雪等惡劣天氣時，激光雷達的強大穿透力也能保證系統的穩定運行。”張兆民說，“我們廠區沿海，霧天較多，這個功能特別重要。”

此外，系統智能調度平臺還真正實現了“鐵—運—鋼”全流程協同。平臺實時獲取高爐出鐵、煉鋼要鐵等生產信息，通過深度學習算法自動生成最優調度方案。

2024年6月，該系統開始試運行，經過不斷調試優化，目前已實現穩定運行。

記者在智慧鐵水運輸主控室看到，巨大的電子屏幕上實時顯示著所有鐵水運輸車輛的位置、狀態和運行軌跡。操作員輕點鼠標，下達運輸指令，系統便自動規劃最優路線，控制機車行駛、道岔扳動、包蓋啟閉。

“該系統具備自我優化能力。”張兆民指著屏幕上的數據說，“系統運行時間越長，積累的數據越多，大模型進行學習后，調度就越精準。現在鐵水從高爐到轉爐的運輸時間已經壓縮到17分鐘，比原來快了10分鐘。”

由于運輸時間縮短和智能排產的優化，鐵水在運輸過程中的溫降從原來的月均130攝氏度降至115攝氏度左右。僅溫降控制一項，一天就能節約成本近10萬元。

智慧鐵水運輸系統不但速度更快，安全系數也更高。

“現在鐵路道岔全部自動控制，只要未到位，系統就會自動停車，從根本上消除了脫軌隱患。”張兆民說，系統投用以來，未發生一起脫軌、傾覆事故。

10月15日，天柱鋼鐵煉鐵廠區內，鐵水無人運輸車緩緩駛出。河北日報記者王思達攝

廢鋼定級有了“火眼金睛”

10月15日下午，一輛滿載廢鋼的重型卡車緩緩駛入天柱鋼鐵煉鋼車間廢鋼卸車等待位。

司機停穩車輛后，熟練地掏出手機，點開一個名為“天柱智能廢鋼定級”的App，對準柱上的二維碼輕輕一掃——“嘀”的一聲，屏幕上跳出“驗質開始”字樣。隨后，他邊轉身走向休息區邊說：“現在不用等人來看貨了，全是自動的。”

就在掃碼完成的瞬間，卸車區內三臺高清攝像頭已經啟動。監控屏幕上，每一批廢鋼的厚度、雜質占比、危險物品預警數據不斷刷新，像給廢鋼做了一次無死角的“CT掃描”。

“現在卸一車廢鋼，再也不用我們爬高爬低、扯著嗓子喊了。”站在監控屏前的原料技術員王靚說。

廢鋼，被稱為“城市礦山”，是鋼鐵工業實現綠色循環的關鍵原料。在現代鋼鐵生產中，高廢鋼比不僅意味著資源的高效利用，更直接關聯著低碳轉型。

“每多使用一噸廢鋼，就少開采一噸鐵礦石，減少1.6噸碳排放。”天柱鋼鐵品質保證部部長巨偉鋒告訴記者，“每天，我們要‘吃’掉4500噸到5000噸廢鋼，噸鋼的鐵水消耗已降至760公斤，遠低于行業平均水平。”

廢鋼雖好，但把它篩選、利用好卻不容易。它的來源復雜、料型不一、雜質較多，如何精準為廢鋼定級，成為行業共同的難題。

在自動驗質系統上線前，廢鋼定級完全依賴人工判斷。“每次廢鋼卸車，取樣檢驗員都得爬上貨車，近距離觀察廢鋼斷面，用手電筒照，用棍子撥。”巨偉鋒說，通常一輛車卸完要一個多小時，其間檢驗員得爬上爬下四五次，伴隨著較高的作業風險。

更棘手的，是廢鋼判斷標準難以統一。“類似的料，不同的檢驗員可能判出不同等級。”巨偉鋒坦言，“就算同一個人，不同時間的判定也會有差異。供應商常常因此產生異議，質疑我們的公平性。”

為解決上述難題，天柱鋼鐵與華為合作，研發推出了廢鋼自動驗質系統，通過“端—邊—云”協同的技術架構，實現了定級流程的智能化再造。

在端層面，運送廢鋼的車輛刷卡或掃碼、過磅稱重后進入廢鋼卸料廠，完成數據采集；在邊層面，通過車斗檢測、廢鋼識別整車定級、雜質識別、超標識別、危險品識別等廢鋼定級算法，生成定級圖片、定級結果、驗質報告等廢鋼定級應用結果；在云層面，對廢鋼定級算法進行訓練、優化，從而更好地進行邊緣計算。

“火眼金睛”和“智慧大腦”的配合，讓廢鋼定級變得游刃有余：系統先通過車輛定位劃定檢測范圍，然后在廢鋼卸車過程中逐層采樣，通過圖像金字塔結構分析料型特征，最后綜合計算厚度分布、雜質占比，輸出整車廢鋼等級。

此外，系統還能抓拍并保存定級過程中的圖片和視頻數據，確保過程可追溯，從而減少了廢鋼供應商對定級的異議。

系統穩定運行后，在效率方面的提升最為直觀。“以前卸一車廢鋼要1個多小時，現在最快40分鐘就能完成。”巨偉鋒說，因為不用再停車等待人工檢測，天車作業的連續性也大大增強。

經過大量深度學習，廢鋼定級的準確性在持續優化。“系統剛開始運行時識別準確率在88%左右，如今穩定在95%左右。”巨偉鋒介紹，特別是對密閉件等危險品的識別率超過95%，為安全生產加了把鎖。

人力成本的下降也很明顯。系統投用后，取樣檢驗員從5人減至3人，工作內容從“爬車檢測”轉變為“異常確認與系統監護”。

“現在我們主要負責在監控室觀察系統運行狀態，只有出現識別異常時才需要進行現場確認。”王靚笑著說，“工作環境更安全了，勞動強度降低了。”

“這不僅是一個驗質工具，更是鋼鐵智能制造的重要一環。下一步，我們計劃將這一系統與生產控制系統深度集成，實現廢鋼配比的自動優化。”巨偉鋒表示。

鐵鋼檢測實現秒級響應

10月17日上午9時，天柱鋼鐵技術中心鐵鋼智能檢測室內，機器低鳴，指示燈閃爍。

一件銀灰色的鐵水試樣沿著長長的風動送樣管道“飛馳”而入，精準地落入接收站臺，發出清脆的“咔嗒”聲。機器人感應到后，自動拿樣、自動制備、自動分析、自動判定——一場全自動的鋼鐵“體檢”就此展開。

“這是從2號高爐送來的鐵水樣品。”檢測室儀器分析員徐昕宇盯著控制屏上的數據說，“從取樣到送達，全程只用了47秒。在我們這里，工作效率是以秒計的。”

鋼鐵生產是典型的長流程工藝，從鐵水到鋼水，再到連鑄、軋制，環環相扣，一旦開啟就不能輕易停下。因此，在生產過程中的實時檢測，就成為確保鋼鐵材料質量與性能的重要環節。一爐價值數十萬元的鋼水，成分是否達標，性能是否合格，全憑檢測數據說話。

“就像炒菜一樣。”徐昕宇打了個比方，烹飪過程中發現味道不對，馬上調整還來得及，要是菜出鍋后才發現，就為時已晚了。

在鐵鋼檢測智能化改造以前，工人們需要頂著高溫，徒步將剛取出的樣品從生產現場運往實驗室。在天柱鋼鐵，最近的產線取樣點距離實驗室也有四五百米，若是在兩公里外的高爐取樣，光是運送時間就要花費10分鐘以上。

“徒步送樣只是開始，樣品送到后，我們需要手持樣品在高速旋轉的砂輪機上打磨。力度輕了，氧化層去不干凈；重了，樣品可能就廢了。”徐昕宇說，老師傅們一天打磨幾十個樣品，手都被震得發麻。

人工打磨、檢測不但費時費力，在時效性上也難以匹配日益提高的生產要求。“一個樣品從取樣到出結果，少說也要六七分鐘。等數據出來，煉鋼工序可能已經進行到下一階段了，調整的最佳時機已經錯過。”他說。

如今，天柱鋼鐵的鐵鋼智能檢測室實現了“樣品不落地、數據不出網、流程不中斷”。

首先是風動送樣“秒送達”。樣品通過壓縮空氣在送樣管道中高速傳輸，從高爐、轉爐、精煉等9個現場點位直送實驗室，2公里距離僅需40多秒，最近的送樣點位只需10秒。

樣品到位后，機器人手臂就開始執行預設程序——取樣、傳送，一氣呵成。在制樣區，全自動銑樣機對樣品進行精細加工，去除表面的氧化層。“這就好比給樣品‘美容’，必須打磨出光潔如鏡的表面，才能保證檢測精度。”徐昕宇解釋。

隨后，視覺檢測系統對樣品表面進行掃描，判斷其是否平整、有無裂紋、沙眼、空樣等缺陷。不合格的自動返回重新制備，合格的進入光譜分析環節。

在光譜分析區，光譜儀通過打點分析，快速解析出樣品中碳、硅、錳、磷、硫等元素的含量。“碳影響鋼鐵的強度，硅在鑄造過程中改善鐵水流動性，磷、硫等有害元素必須嚴格控制。我們的內控標準比國標還要嚴格。”徐昕宇說。

“這套系統不僅會自動工作，還會‘思考’。”徐昕宇說，系統能夠根據實際情況作出最優決策，就像一位經驗豐富的老師傅在把關。

如今，從產線樣品送達到檢測結果輸出，全程平均只需2分30秒。這樣的速度，在以前幾乎不可想象。

檢測效率的提高，帶來了諸多好處：煉鋼工序可以根據實時數據調整爐料，避免成分偏差；連鑄工序可以及時優化工藝參數，提升鑄坯質量。最終，企業的噸鋼成本得以下降，產品質量穩步提升。

“以前是生產指揮檢測，現在是檢測指導生產。”徐昕宇如此總結這種轉變。（河北日報記者 王思達 王育民）

近日航拍的天柱鋼鐵廠區。 天柱鋼鐵供圖

記者感言

一次從理念到系統的數字賦能

在唐山海港經濟開發區，河北天柱鋼鐵集團有限公司的新園區正以一種全新姿態，詮釋著鋼鐵工業的現代圖景。

從傳統制造到智慧制造，天柱鋼鐵的轉型之路，不僅是技術升級的實踐，更是發展理念的深刻變革。其探索與實踐，為河北鋼鐵行業的高質量發展，提供了具有啟發意義的樣本。

2020年，天柱鋼鐵從唐山豐潤區退城搬遷，這并非簡單意義上的產能轉移，而是一次從理念到系統的數字賦能。企業抓住搬遷契機，確立智能化生產的理念，利用大數據技術，引入先進的控制系統與智能化裝備，推動生產流程從“人控”向“智控”轉變。

搬遷后的天柱鋼鐵以工業互聯網平臺為“數字底座”，構建起鐵區、鋼軋、管控“三個一體化”系統，打破了傳統鋼鐵生產中各工序、各系統之間的信息壁壘。

其中，鐵區一體化以高爐穩定運行為核心，推動原料、燒結、球團等環節的協同優化；鋼軋一體化則打通從煉鋼到軋鋼的全程管控，實現溫度、時間、質量等要素的精準銜接；管控一體化更是在全廠范圍內構建起計劃、成本、質量、物流等模塊的協同機制，形成數據驅動的精益生產模式。

“三個一體化”，標志著天柱鋼鐵從“單點智能”邁向“系統智能”。

此外，天柱鋼鐵投資建設的低碳冶金創新中心，還將智能制造與綠色發展理念深度融合。通過能源介質智能調控與低碳技術融合，企業實現了節能降耗與低碳環保的雙重目標。

智能化改造的成效，最終體現在產品競爭力的提升上。天柱鋼鐵在鞏固傳統型鋼優勢的同時，積極拓展高附加值產品領域。家電板用鋼、打包帶用鋼等新產品的成功開發，標志著企業正從“量大面廣”向“精、特、新”轉變。

在此基礎上，“天柱牌”H型鋼不僅成為河北知名品牌，更廣泛應用于國家重點工程，遠銷海外市場。這表明，智能制造不僅提升了生產效率，更增強了品牌影響力，推動企業從“產品供應商”向“價值創造者”轉型。（文/河北日報記者 王思達）