运用AI智慧配煤技术，减少原料采购成本
中国台湾中钢公司炼钢生产主要采用高炉-转炉工艺，因此，从外部采购的焦煤需要经过焦炉制成具有足够强度及粒度尺寸的焦炭后，才能与铁矿（块矿或球团矿）一同加入高炉生产铁水。近期，台湾中钢成功开发AI智慧配煤技术，并建设“焦炭强度AI预测智能平台”，通过连接高炉AIoT（人工智能物联网）平台接收反馈数据，可以辅助焦炉操作人员实时调整煤料配比，稳定焦炭的强度及质量，也大幅增加高性价比焦煤的采购及使用灵活性。据估算，率先采用AI智慧配煤技术的4号焦炉每年可降低原料采购成本约7500万新台币。
焦煤按照焦化能力，可分为硬焦煤、软焦煤等多种等级，其采购价格也有所差别。台湾中钢采取多元化原料策略采购焦煤，不仅能避免特定煤种断供并降低价格波动风险；将不同等级焦煤搭配，在确保焦炭的强度及质量符合高炉需求的前提下，多使用软焦煤可降低原料采购成本。随着焦煤种类增加及配料组合更加多变，台湾中钢进一步将冶金技术、焦炉操作及AI大数据等不同领域的内部专家组成研究团队，投入开发AI智慧配煤技术，结合以往焦炉操作经验及多年累积的生产大数据，成功开发“焦炭质量预测模型”算法，并首次在4号焦炉应用“焦炭强度AI预测智能平台”，通过连接高炉AIoT平台反馈的生产信息，辅助焦炉现场人员操作设备。
AI智慧配煤技术，除有效协助操作人员实时调整焦煤原料配比、稳定焦炭强度及质量之外，还能自我学习及智能提出各种调整机制建议，帮助台湾中钢突破以往的焦煤配比组合及设备操作限制，并进一步增加高性价比焦煤的采购及使用灵活性。展望未来，台湾中钢AI智能配煤技术将推广应用至厂内其他焦炉及集团子公司中龙钢铁，发挥台湾中钢数字化转型的最大降本效益。
开发高炉添加低碳排放原料降碳技术，创新智能高炉AI智能模块
台湾中钢于2020年进行2号高炉更新改造工程，打造出台湾省内首座智慧高炉，并运用人工智能物联网（AIoT）及AI算法开发27项智能模块，不仅让高炉炼铁成为可透视、能预知及易掌控的生产过程，同时每年可降低生产成本约7053万新台币，并减少4518吨CO2排放量。
近期，台湾中钢开展低碳炼铁过程技术研发，展开高炉添加低碳排放原料——热压块铁（HBI）试验，投料结果显示，每添加1吨HBI可减少约1.53吨CO2排放，为适应HBI加入高炉后的炉内反应变化，台湾中钢在原有炼铁智慧平台基础上再创新，开发“变料配渣智能模块”，辅助操作人员快速应变调适高炉，以AI数字科技驱动低碳转型工作。
台湾中钢炼钢生产主要采用高炉-转炉工艺，现阶段高炉炼铁主要以天然开采的铁矿石为原料，以焦炭作为热源及还原剂。由于HBI主要成分为金属铁，不需经过还原反应即能产出铁水，可降低还原剂及热能消耗量，对于高炉降低CO2排放有立竿见影的效果属于极佳的低碳排放原料。然而，HBI与铁矿石的性质不同，高炉添加HBI后，随着不同布料配比，炉内铁水熔融及造渣情况均有所差异，必须实时调整炉料结构及操作参数，以维持炉内原料的流动性及透气性，确保高炉稳定产出铁水。
台湾中钢2号高炉于2020年改造成为智能高炉，导入27项AI智能模块，将高炉生产的重要信息指标及数据汇合到炼铁智能平台，使得操作人员能通过可视化图形实时掌握高炉状态，并精准调整投入原料，助力2号高炉一年降低生产成本约7053万新台币，并减少CO2排放4518吨。台湾中钢2号高炉AI智能模块已推广至1号、3号及4号高炉。同时，为顺应低碳炼铁工艺技术的发展，台湾中钢组成研究团队深入解析HBI取代部分铁矿石加入高炉后的炉内反应，并在原有炼铁智慧平台基础上开发“变料配渣智能模块”，可在高炉添加HBI后通过AI算法自动推算配渣调整方案，取代人工计算，不仅能实时稳定铁水生产效率，也为台湾中钢未来向高炉加入大量低碳排放原料做好准备。
近期，台湾中钢完成6000吨HBI加入高炉的生产试验，结果显示每1吨HBI可减少约1.53吨CO2排放，证实“高炉添加直接还原铁”是有效的“碳中和”路径，而且台湾中钢根据HBI加入高炉的反应情况，在炼铁智慧平台创新开发“变料配渣智能模块”，可根据高炉大量添加低碳排放原料的生产数据实时计算变料配渣方案，以稳定高炉操作。展望未来，台湾中钢将持续发展其他低碳炼铁技术，例如高炉风口喷吹富氢气体取代喷煤，并深化AI技术在各生产流程的应用，向2050碳中和目标扎实推进。
成功开发合金投料AI预测系统
采用高炉-转炉流程的钢铁联合企业，其炼钢过程主要将高炉铁水加入转炉，经过吹氧冶炼形成钢液，出钢至钢包后根据不同钢种所需的合金成分，再到精炼站进行钢液成分及温度微调，最终使产出的钢材满足客户订单及质量要求。因转炉钢液初始成分、温度及加入合金的纯度与化学反应均有所不同，为避免钢材成分低于客户要求而造成产品退货，精炼站操作员会以较保守方式加入较多合金，相应造成投料成本增加。台湾中钢利用人工智能技术结合现场操作实践经验，近期成功开发“合金投料AI预测系统”，并首先在炼钢一厂精炼站投入试用，已开发的AI模型根据客户钢种产品订单推算钢液最佳合金添加组合，并建立投料异常警示功能。实测结果显示，经由模型建议投料产出的钢液不仅成分百分之百符合客户订单要求，一年可节省合金成本约800万新台币，助力台湾中钢数字化转型向前迈进。
台湾中钢采用计划性接单生产模式，为下游客户量身订制的客制化钢种产品多达数百种，例如生产风电钢板所需的钢坯，必须在炼钢厂精炼站添加铌、钒、钛等晶粒细化元素来提升强度和韧性，另外可用来添加的合金种类达十多种，包括高纯硅铁、锰铁、钒铁、铬铁、磷铁等，有些合金本身也含有多种元素，例如高碳锰铁除了含有锰元素外，投料后也会提高钢液的碳、硅、磷等成分，进而影响钢材特性。此外，合金投料组合涉及相当复杂的多因子计算作业，除了各种合金成本与实时存量外，炼钢厂设备运转也必须纳入考虑，例如连铸机运转时可能造成增碳或铝、钛成分受氧化损耗等情形，因此以往精炼站操作员在参考合金成分对照表计算各种合金加入量后，还需要根据设备实际运转状况及合金纯度等影响因子进行判断，采取较保守方式加入较多合金。
台湾中钢2023年成立“数字化转型推动小组”，将长流程炼钢工艺过程全面导入智能制造，开发及应用各种智能化方案来达到高效率、低成本、低碳排放等生产效果。为精准计算钢液合金添加组合，同时兼顾设备运转状态等多因子关联影响，台湾中钢先选定炼钢一厂钢包精炼站作为AI技术试验区域，搜集各钢种产品类别、钢液成分及温度、相关合金加入重量等测量数据后，利用“机器学习算法”并结合操作员逻辑判断及经验，完成“合金投料AI预测系统”开发。此外，台湾中钢合金投料AI模型也建立了统一的投料标准作业，有助炼钢经验传承，避免各操作员因自身经验的不同而传授不一样的投料逻辑思维，强化台湾中钢生产质量管理能力。
台湾中钢完成“合金投料AI预测系统”开发后，通过炼钢厂建设的AIoT（人工智能物联网）平台进行模型管控，以每日验证机制协助AI模型持续自我学习及优化。此外，该模型也设置合金投料异常警示功能，避免人为疏忽导致钢液成分异常。展望未来，台湾中钢将进一步将“合金投料AI预测系统”推广至炼钢二厂，扩大数字化转型效益，并持续开发及导入数字创新技术，加速推广到各流程领域，以提升生产效率、降低营运成本，将台湾中钢数字化竞争力发挥到极致。
完成转炉钢渣5G智能轨道运输系统建设
台湾中钢响应政府政策，积极推动5G AIoT智慧化应用，从2021年开始导入5G无线网络，以厂内轨道运输作为户外验证区域，逐步实践5G信号结合人工智能物联网的智能制造目标。经过两年多的技术验证，台湾中钢开发的“远程接渣操控技术”、“渣桶状态检测技术”及“轨道行车辅助技术”等三大关键AI技术于近期成功应用于“转炉钢渣5G智能轨道运输系统”，不仅大幅提升钢渣运输的安全性，也因整体运输效率提高、避免溢渣情况发生及减少设备维护成本，预计一年可节省成本约700万新台币，台湾中钢将持续扩大5G应用范围，向智能精致钢厂目标迈进。
台湾中钢转炉炼钢过程产出1000℃的高温转炉炉渣、脱硫渣等钢渣副产品，并通过厂内轨道运送至室内渣场进行后续改质处理，其中的运输作业包括“渣桶接转炉渣”、“钢渣静置冷却”、“渣桶铁路运输”与“渣场置换空桶”等程序，以往采用人力操控设备方式执行，存在渣车操作人员误判导致生产延误、事故危害或设备损坏等风险。近年来，台湾中钢积极推动数字化转型，将长流程炼钢工艺过程全面导入智能制造，以达到高效率、低成本、低碳排放等生产效过，而自动化转型为智能化的过程中，AI模型优劣成败与能否快速、稳定搜集关键数据息息相关。俗话说“工欲善其事，必先利其器”，台湾中钢于2021年与中华电信合作在钢渣轨道运输的户外区域建设900米长的5G 非独立组网信号，利用低延时无线网络通讯技术搜集关键影像及数据，为建设“5G智慧轨道”打下稳固基础。
台湾中钢充分利用5G 无线网络高网速与低延迟的优势，结合厂内轨道及AI技术相关单位组成研究团队，利用机器学习、深度神经网络影像辨识、5G传输实时影像及动态仿真等方法，分别就钢渣运输程序完成“远程接渣操控技术”、“渣桶状态检测技术”、“轨道行车辅助技术”等三大AI技术模型，成功辅助操作人员决策判断。首先，“远程接渣操控技术”利用5G影像实时分析渣车位置，也预测钢渣接桶落点及安全接渣范围，并整合成网页动画让操作人员可以在远程执行接渣作业；另外，渣桶接渣后会因钢渣仍处于富氧状态偶有溢出桶外情形，台湾中钢开发的“渣桶状态检测技术”不仅利用雷达测距仪测量渣面高度，也采用热成像方式获取表面温度及计算停留时间，待钢渣安全稳定后即由系统自动通知开始运渣；最后，渣桶运输移动期间，司机可通过“轨道行车辅助系统”回传的影像及数据，确保运渣行车安全及高效率接续换桶作业。
5G AIoT属于通讯控制的重要新科技，面对全球钢材市场竞争及未来“碳中和”的趋势及挑战，台湾中钢积极利用5G高速无线网络来建构高可靠度、高安全性的工控环境，并结合各种物联网连结提高生产效率、稳定产品质量及强化工作场所安全。台湾中钢成功建设的“5G智能轨道运输系统”由于串联更多生产过程数据带来钢厂崭新的生产作业型态。展望未来，台湾中钢将持续利用5G企业专网高带宽、低延时、快连接特性，结合大数据搜集及分析，发展更多的智能化应用，促进台湾中钢数字化竞争力再升级。
