中鋼 開發轉爐溢渣監診系統

一貫化作業鋼廠的鍊鋼製程主要將高爐鐵水經由轉爐吹氧冶煉成鋼液。圖／中鋼提供

中鋼近期成功開發「轉爐溢渣監診系統」，利用轉爐吹煉過程所發出的聲音預測爐內浮渣高度，經上百爐次實測結果顯示，可以百分之百預警轉爐操作過程中的溢渣情形，不僅降低溢渣導致轉爐周邊設備損壞風險，同時大幅提升鋼液吹煉效率與品質，每座轉爐設備一年可節省3,600萬元的降本效益。

鐵礦經過高爐鍊鐵製程熔融成鐵水，再透過轉爐製程進一步吹煉純化成鋼液，轉爐吹煉利用大量純氧注入爐內的鐵水產生氧化反應，藉此分離出不需要的元素並上浮成爲爐渣。吹氧不足會使得爐渣產出量太少，導致精煉效果不佳而影響鋼液品質；吹氧過量則造成產出爐渣過多，一旦爐渣溢出爐口損壞轉爐周邊設備，進而會影響生產作業及提高維修成本。

中鋼過去採行操作人員盯看爐口影像，並根據經驗猜測爐渣多寡，也曾嘗試使用影像視覺或雷射測距等設備監測爐內狀況。不過轉爐吹煉溫度高達1,600度，高溫和高亮度使得操作人員難以長時間觀察，感測設備也無法精確測量。

後來中鋼發現轉爐吹煉過程中，聲音會隨着爐內產出爐渣的多寡而有所變化。因爲轉爐是空腔結構，通入大量氧氣同時會誘發爐體內部共振，就像吹奏樂器一樣，而爐渣的產出如同在爐口覆蓋棉被壓抑聲音的響度，當爐渣達到一定高度時，聲音的響度會降低。

中鋼透過比對爐渣逐漸升至爐口時的聲音響度變化，並結合轉爐製程的大數據分析、聲學模型和類神經網路AI模型，成功找出爐渣高度與轉爐吹煉聲音之間的關係，並建立預測爐渣高度的「聽音辨位技術」。

中鋼所開發的「轉爐溢渣監診系統」，經過超過上百爐次的實測結果顯示，已可百分之百有效預警轉爐溢渣情形，並能協助操作人員在短短十秒內抑制爐渣溢出，另也建置警示爐渣量不足及穩定鋼液品質的功能。此外，中鋼藉由轉爐「聽音辨位」技術的應用，讓原本如同黑盒子般的轉爐吹煉過程變得可視化，除減少溢渣造成周邊設備損壞，有助於降低維修成本，也提高轉爐吹煉效率與鋼液產出品質，每座轉爐設備全年可節省3,600萬元的成本。

中鋼目前已於廠內三座轉爐建置「轉爐溢渣監診系統」，未來除了將此技術系統延伸至另外三座轉爐外，也會推廣至集團公司中龍鋼鐵的轉爐製程，以共同實現精緻鋼廠發展的目標。