工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能、控制技术等多种学科的先进技术于一体的具有自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的复杂智能机器。自20世纪60年代初以来，历经几十年的发展，工业机器人以其所具有的工作效率高、稳定可靠性好、重复精度好、能在高危环境下作业等优势，在汽车、电子、冶金、机械和物流等行业得到了广泛应用。

钢铁行业劳动力成本逐年提升，使用机器人代替人工劳动是钢铁行业发展的大趋势和未来方向。

在钢铁行业，工业机器人代替人工作业主要有几方面优势：

1）对于重复性强、劳动强度高的作业，机器人作业可以大大减轻劳动者强度，避免重复劳动造成伤害；

2）对于质量检测、温度测量、样品检测等标准作业，机器人作业可以避免人为失误造成误判、错判、测量不准确等，利于实现标准化作业；

3）对于钢铁行业一些存在有毒有害气体和高温恶劣环境的作业，用机器人代替人工作业，能保护劳动者不受恶劣环境伤害，同时提高作业标准和劳动效率；

4）通过工业机器人实现传统工艺的数字化、信息化，借助机器人的通信能力，实现数据流“不落地”，极大地提高产线信息传递快速性、准确性。

1. 河钢唐钢

河钢唐钢应用到产线的机器人主要是以打包机、打号机、拆包机等高强度、高重复性的工作为主。目前唐钢多条产线配备了技术先进的拆包机和打包机：

1）高强汽车板酸轧、连退、四五六镀锌产线分别设有入口拆包机、出口打包机；

2）冷轧一二三镀锌线、五连轧、一二重卷设置有打包机；

3）不锈钢热轧1580线配置2台打包机；

4）一钢1700线、1810线配置出口打包机。拆包机和打包机的应用效果主要表现在：代替了繁重的人工劳作，提高了劳动效率，节约了劳动力成本；实现打包带位置、数量标准化，有效提高作业标准，避免人为操作对钢卷表面的损伤。

此外，中厚板板坯、不锈钢板坯、一钢1700线配置了喷号机器人。

唐钢应用到高强汽车板的无人天车系统是国内首家钢铁行业无人天车应用案例。唐钢应用到高强汽车板的无人天车系统集信息化、自动化和过程控制于一体，采用车辆识别技术、天车作业计划自动排程技术、自动上料过程控制技术、自动过跨过程控制技术，有效地将库区孤立的汽车、天车、过跨车、障碍物、钢卷、步进梁等紧密的联系在一起，实现了库区生产业务流程自动化、天车作业无人化、库区钢卷物料跟踪全寿命周期化。

无人天车系统有效地连接了原料物流、原料库区和生产线，实现库区钢卷入库、出库全流程全过程自动化及APS排产、MES生产执行控制、酸轧线自动生产全流程全过程完全自动，为智能工厂其他信息系统提供基础信息支撑。

高强汽车板无人天车系统的使用效果主要表现在：

1）贯通信息流；

2）简化物流管理；

3）降低运营成本；

4）提高天车效率；

5）提升系统安全性；

6）降低物流成本。

唐钢正在高强汽车板镀锌线上引进捞渣机器人，预计年底投入使用。该机器人的引入可以代替人工捞渣作业，减少操作工在高温、高噪音危险区域停留时间；可设定捞渣频率和位置，对比人工捞渣可减少锌耗15%以上。

而且，唐钢正在进行不锈钢板坯库、成品库自动天车项目，预计年底投入使用。此外，唐钢准备引进炼钢区域的电炉测温取样和钢水成分分析机器人和连铸区域结晶器加渣机器人。

2. 首钢股份

2.1化验室区域

1）原燃料自动取样机器人

实现原燃料自动取样，配合风动送样系统，实现原燃料无人取样。

2）理化检验全自动分析中心

配合风动送样系统、自动分析仪器，实现样盒自动拿取、开盖，样品传送、制备、表面识别、分析、归档。

2.2炼钢区域

1）精炼自动测温取样机器人

实现精炼环节钢水液面高度、温度测量，定点、定深取样。

2）炼钢全自动检验中心

配合风动送样系统、自动分析仪器，实现样盒自动拿取、开盖，样品传送、制备、表面识别、分析、归档。

2.3热轧区域

自动喷号机器人实现钢卷表面自动喷号。

2.4冷轧区域

1）自动拆捆带机器人

适用于钢卷捆带拆除的生产工序。能够自动识别带头方向、捆带数量，自动起带、剪切，捆带收集。

2）钢卷内圈点焊机器人

适用于钢卷下线后容易塌芯的生产工序。能够自动寻找带头位置，将塌芯压实、点焊，利于无人天车作业及下工序开卷作业。

3）自动贴标机器人

在钢卷内、外圈表面粘贴标签，配合天车夹钳扫描系统，实现钢卷信息自动核对。

4）钢卷套筒自动搬运机器人

适用于需要批量存取金属套筒的生产工序。实现来料套筒自动分类码放，按生产计划自动匹配、运输、上料。

5）连退自动取样机器人

适用于钢带首尾取样、喷码标记的生产工序。实现样板自动分捡、码放，激光打码，废板自动收集。

6）钢卷边部质量检测机器人

适用于检测钢卷边部质量的生产工序。通过对钢卷侧面成像，利用图像分析技术，实现钢卷边部质量判定。

7）硅钢性能化验室全自动制样机器人

通过多台机器人、激光制样机、激光打码协作，实现硅钢样品自动搬运、加工、打码、分类。

8）锌锅捞渣机器人

将锌渣从锌锅自动捞出，取代传统人工作业，杜绝现场高温有毒有害区域对人体产生伤害。

3. 梅钢

3.1加渣机的配置和使用

1）2014年初，梅钢3#、4#连铸机（两机两流立弯型板坯连铸机）采用气动轻装式自动加渣机（4套）；

2）2018年2月，梅钢2#连铸机（两机两流立弯型板坯连铸机）采用机器人式自动加渣机（2套）；

3）加渣机使用情况：目前梅钢3#、4#连铸机投用率≥98%，梅钢2#连铸机投用率≥99%；

4）通常加渣机未投入的情况：工艺原因（换包、换水口、混浇切换）、设备原因（设备故障、参数调整）；

5）加渣机的使用，结合结晶器液位控制、液面异常自动处置模型、结晶器远程调宽、连铸自动语音播报系统、结晶器自动吹氩系统、拉速自动导航为梅钢炼钢厂实现MD区域的无人浇钢奠定了基础。

3.2加渣机基本情况

机器人自动加渣机主要由以下几个部分组成：机器人系统、走行机构、保护渣存储/输送装置、控制系统等。

机器人系统：机器人采用ABB公司IRB4600型。选型主要取决于动作行程、负载和空间情况等因素。从使用情况看，机器人的运动和重复定位精度远超实际的工艺需求。

机器人本体安装在走行机构上，由电机驱动，齿轮齿条传动。生产时走行机构将机器人由等待位移到加渣位置，浇铸结束加渣完成后回到等待位。

3.3加渣机器人优势

在生产中使用加渣机器人的优势：

1）降低了操作人员的劳动强度，将操作工从重复、单调中解放出来；

2）帮助实现了结晶器区域无人化（无人浇钢）；

3）实现根据工艺需求自动调节加渣量；

4）加渣轨迹可调，保证稳定的渣层和均匀度；

5）总体上加渣机器人是炼钢连铸现场较为成功的设计和应用。

3.4存在的问题

加渣机器人在使用中主要存在如下问题：

1）安全性问题1：中包车紧急逃跑等异常情况，加渣机器人的站位和避让功能的响应速度；

2）安全性问题2：机器人本身的防护要求；

3）生产不同的钢种（包括混浇生产），使用不同的保护渣。补渣和换渣的频次较高（一个班要补渣4次）；

4）加渣装置的气渣分离组件（旋风分离器）有一定程度的扬尘；

5）机器人的运动定位精度和运行稳定性远高于其他部件的选型标准。

3.5改进的路径

1）优化异常情况下机器人与铸机的安全联锁和配合，提高走行机构的响应速度。

2）安全区域的设置，避免机器人伤人的极端情况。

3）增设多个保护渣高位料仓，配备给料、加热、称量等功能。

4）试验多级螺旋给料方式，实现更加稳定、更加精准的给料、布料。

5）进一步优化加渣机器人的各部件的有机整合。机器人可以考虑采用国产产品，形成高低搭配，系列化。

6）开发后续生产和设备状态监测系统。

4. 钢铁行业工业机器人应用存在的问题

1）钢铁企业的个性化需求。钢铁生产虽然是流程行业，但不属于标准化的流程行业，装备、技术、厂房、操作标准等方面的个性化程度较高。这就意味着钢铁行业工业机器人的应用需要解决复杂环境条件的制约，并满足各种个性化的需求。

2）企业信息化基础参差不齐。我国钢铁企业的发展环境和背景各不相同，导致钢铁企业之间的发展水平差距很大，企业处于不同的发展阶段。我国拥有像宝钢这样的堪称全球最先进的钢铁企业，但同时也存在大量相对落后的钢铁企业，其生产装备、现场管理、信息化水平、节能环保等方面都存在较多欠缺，尤其是在信息化方面，多数钢铁企业不具备应用工业机器人的基础。

3）用工与效率的矛盾。一方面钢铁去产能，钢铁行业整体面临用工需求逐渐减少，行业职工总量存在整体过剩的局面。同时，很多钢铁企业还面临在高技能、工作环境恶劣、重体力劳动等岗位招工困难的情况。工业机器人的应用必然会替代大量的工作岗位，这一方面意味着钢铁行业拥有巨大的工业机器人应用空间，另一方面这个替代的进程也会在一定程度上影响社会就业，从而影响社会稳定。

4）信息化高端人才短缺。钢铁企业信息化人才队伍主要是由自动化和装备等科室的相关人员或冶炼、轧制等相关专业人才转岗而来，虽然近几年补充了一些专业的信息化人才，但整体而言，信息化人才短缺、队伍整体水平不高、缺乏理论知识和创新能力等问题始终是钢铁企业发展智能制造的重要制约因素。

5）第一个应用场景是处于行业领先水平的钢铁企业对机器人的需求，其出发点是希望通过机器人提高生产效率和操作精度，从而提高企业经济效益。这种需求是刚性需求，而且可以带来立竿见影的效果，但我国类似的企业数量相对较少。

6）第二个应用场景是通过机器人取代招工困难的工作岗位，主要集中在重体力劳动、工作环境存在安全风险的岗位。由于招不到人，这种需求也是刚性需求，而且会随着招工越来越困难，而变得更加急迫。这一需求不会因为钢铁企业规模和效益的差别而体现出较大的差别，我国类似的企业数量相对较多。

麦格瑞（北京）智能科技有限公司（简称麦格瑞）成立于2007年，北京市高新技术企业，中国金属学会、中国锻压协会会员单位，已通过ISO9001国际质量管理体系认证，是以机器人及工业自动化技术为核心，致力于数字化高端装备制造的高新技术企业。公司专业提供以客户需求为导向的工业智能化系统解决方案及实施服务，专注于提高企业核心技术实力与服务能力，实现中国工业制造业有效升级。

公司产品涵盖了运动控制系统、液压伺服系统、工业应用软件、流体系统等科技领域。在工业机器人、工业自动化成套装备、钢铁冶金智能化装备、轨道交通、节能环保装备、能源装备、航空航天、3C、智能服务机器人等领域呈产业群组化发展。

2015年至今，我们凭借着对钢铁行业和冶金工艺的深刻理解，在工业机器人应用领域持续开展研发工作，自主开发了机器人捞渣、机器人测温、机器人喷码贴标、智能焊接等系统，为钢铁冶金行业的智能制造提供全方位的解决方案和升级改造服务。

1. 钢包操作机器人系统

钢包操作机器人包含钢包滑动水口机器人和钢包长水口机器人。钢包滑动水口机器人实现滑动水口液压缸自动安装与拆卸，下渣检测检测电缆、氩气管路、压空管路的自动连接，保证良好的密封；钢包长水口机器人实现钢包长水口的安装与拆卸、侵入式开浇，自动烧氧，中间包测温、取样、定氢、定氧、开浇及浇注过程中添加覆盖剂等功能。

钢包操作机器人的应用意味着操作人员不再置身于浇注平台这样有潜在危险区域作业，有效的提高了安全操作水准，以及最大限度的减少操作人员参与的耗时且潜在危险的任务，提高连铸的自动化、智能化装备水平。

2. 机器人自动加渣系统

我公司在原有自动加渣系统之上，采用机器人加渣，极大提高了自动加渣操作的准确性及易操作性，并且，其快速反应及事故紧急避让功能，解决了以往自动加渣装置在中包快换或生产异常处理时对操作者带来的不利影响。系统由料仓及输送系统、加渣装置、加渣机器人本体、行走小车、电控系统等组成。

功能特点:

系统自动化程度高，加料过程稳定、均匀；

通过对机器人的轨迹规划编程灵活调整加渣轨迹；

根据工艺要求调节移动速度、加料范围和加料量；

适用保护渣范围广；

系统运行安全可靠；

减少工人安全隐患，降低劳动强度；

最大加渣速度：4.5kg/min；

存渣量：50-250kg（根据需求定制）。

3. 机器人自动标识系统

自动标识机器人是以工业机器人为平台，利用喷枪通过压缩空气将涂料喷涂于产品表面形成字迹。字型和字体大小可以调整，喷印速度快。整个标识系统具有极高的可靠性和极佳的维护性。

系统自动化程度高，降低人工错误率，通过对机器人的轨迹规划编程灵活调整标识区域。具备自动激光检测功能，定位精度高，系统运行安全可靠，可减少工人安全隐患，降低劳动强度。

技术指标：

被标识物表面温度：50-1000℃；

标识字符高度：40-200mm（根据需求定制）；

字符间距：根据需求定制；

字符种类：数字 0～9、字母 A～Z(大/小写)、键盘特殊字符。

4. 机器人喷码贴标系统

本系统可实现自动化、高效率、高质量地完成冷轧钢卷自动喷码和贴标任务，节约人工成本，可对被标识对象的多个区域进行标识，定位精度高，喷码清晰，支持多种字符喷印贴标，系统操作简单，可靠性高。

技术指标:

标识字符大小：40～200mm（可调）；

标识字符种类：数字、字母、汉字、二维码、条形码；

安全保护：    具有漏电保护，安全符合国家标准。

5. 机器人智能焊接系统

本系统以工业机器人与激光焊缝识别跟踪系统为核心，能够实现对不同规格钢结构进行焊接，具备型钢反转、焊缝识别、焊缝跟踪等功能，操作人员可自行设定调整参数，实现钢结构焊接的自动化、智能化，提升生产效率，降低人力成本。

技术性能：

焊接种类：   标准型钢、非标焊接型钢；

焊接产品单重：常规2～5t，最大10t；

安全保护：    具有漏电保护，安全符合家标准。