工业热处理 · 数字孪生平台

看得见每一度,
省得下每一度。

HEATINS 用公开高保真求解器把炉内升温算对,用实测把模型校准,用 3D 把过程讲清楚——让温度与能耗,第一次同时变得可预测、可优化、可追溯。

HEATINS 加热炉数字孪生 · 实时热场温度场 · 实时映射L2 · 已校准能耗 −18%

数字孪生剖面 · 真实计算热场与软测量核心温度

4公开求解器内核
L0–L3结论可信分级
3已建模现场场景
100%参数可溯源

行业的真实样子

炉子,至今还是个黑盒

中国保有超过 3 万台 各类工业炉,年消耗能源占工业能耗 30%+。但绝大多数仍在用「经验值 + 老 HMI」运行——烧多了、烧少了,没人能算清。

老旧炉子控制室大多数加热炉仍在用 20 年前的 HMI 系统运行

烧不透 / 烧过头

无法回答「多久能烧透」,靠加长保温兜底;过烧、脱碳、晶粒粗化代价巨大。

能耗算不清

排烟带走多少、炉墙散失多少、蓄热摊销多少——传统报表只给一个总数。

模型不可信

商业 CAE 太贵太慢,AI 给的参数没来源;汇报永远卡在「这个数怎么来的」。

方案讲不清

节能改造靠 PPT 截图和静态曲线,客户与管理层很难直观感受到差异。

一炉热里,有 5 个泄漏点在偷电。

真正进入工件的有效热往往只占 35–55%,剩下散布在五个口子里——每一个都对应可量化的改造空间。

45%
20%
15%
12%
8%
有效加热 · 45%排烟损失 · 20%炉墙散热 · 15%蓄热摊销 · 12%开口/夹具 · 8%

能力

把炉子,变成一块可计算的屏幕。

一个平台,同时回答工程师、节能顾问和客户最关心的三个问题。

把升温,算到每一度。
工件横截面温度场 · MOOSE 输出
一本算得清的能量账。
全炉能量账 · 五条带置信度能量带
让过程,看得见。
React Three Fiber + VTK.js · 工程 / 演示双模式
7.4°CMAE · L2 校准
±18°C不确定带
120 min到温预测
把升温,算到每一度。
工件横截面温度场 · MOOSE 输出
01升温预测

把升温,算到每一度。

预测工件表面与核心温度、表芯温差、到温时间与保温有效性,辅助制定加热曲线,减少过烧与无效保温。

  • 板坯 / 圆棒 / 钢包多几何,辐射 + 对流复合边界
  • Crank–Nicolson 直接求解,秒级到分钟级出曲线
  • 每条曲线标注误差与所用模型,可第三方复算
7.4°CMAE · L2 校准
±18°C不确定带
120 min到温预测
一本算得清的能量账。
全炉能量账 · 五条带置信度能量带
02能量账

一本算得清的能量账。

把一炉热摊开成五条带置信度的能量带:有效吸热、炉墙散热、排烟、蓄热、开口与夹具——看清燃料去了哪,才知道从哪儿省。

  • 按 kWh/t 或 Nm³/t 输出,逐项带置信区间
  • Sankey 能流图 + 敏感性排序,定位最大损失项
  • 改造前后并排对比,给出可量化的节能区间
5 项能量去向拆解
8–18%典型节能区间
35–55%有效加热占比
让过程,看得见。
React Three Fiber + VTK.js · 工程 / 演示双模式
033D 数字孪生

让过程,看得见。

VTK.js + Three.js 双层渲染:工程模式把颜色映射为真实计算温度场,演示模式追加火焰、流线与改造前后对比——客户与管理层都看得懂。

  • 工程模式:剖切、探针、等温面,点击读出表 / 核心温度与来源
  • 演示模式:半透明炉体、热流箭头、沿时间轴播放升温
  • 真实热场与示意特效严格区分,绝不混淆
双模式工程 / 演示
真实热场映射
glTF可导出
炉气流动与共轭换热仿真

数字孪生

3D 数字孪生,不是特效

热传导用 Crank–Nicolson 直接解,炉气流动接公开 CFD 求解器。每一条升温曲线、每一个温度场都由可复核的物理模型给出,第三方能复算——不是凭经验的黑箱。

工程模式

剖切、探针、等温面、热图图例;点击工件读出表 / 核心温度、材料来源与误差。

演示模式

半透明炉体、火焰、热流箭头、发光工件;原工艺 / 优化工艺并排对比,沿时间轴播放。

为什么可信

精准来自模型与实测,不来自猜测。

四个公开求解器像接力赛一样跑完一次仿真,每份结果都打上可信等级——允许「不准」,但绝不允许「假装很准」。

求解器接力 · 按数据完备度自动路由
求解器角色典型场景耗时
FiPy快速线参数扫描 · A/B 基准 · 冒烟测试秒级
MOOSE Heat Transfer主线工件 1D/2D/3D 瞬态热传导分钟级
SYRTHES固体复杂几何炉衬 + 工件耦合 · 接触热阻分钟级
OpenFOAM / code_saturne炉气 · 燃烧 · CHT炉气流动 · 燃烧器布置 · 共轭换热小时级
统一求解器适配器主线不可用自动降级 FiPy每次任务记录选择原因
L0 → L3 · 结论可信等级
L0
示例演示示例材料和炉型
产品演示
L1
工程估算参数有来源,无现场热电偶
方案比较
L2
已校准预测至少一组热电偶校准
工艺辅助
L3
已验证模型多批次 / 多材料 / 多工况验证
生产决策参考

等级只能由模型与数据决定,不允许人工硬改。

01精度来自模型

不来自 AI 猜测——任何数字都能追到求解器。

02参数可溯源

材料、炉型、模型版本、结果版本全部可追责。

03AI 与物理分离

AI 只做检索与解释,温度计算只交给求解器。

04多模型互证

不同模型互相挑战,偏差不可解释就不升级可信等级。

真实现场

模型背后,是真实的 PID、HMI 与现场数据。

先有现场,再有孪生。HEATINS 直接落在宝钢湛江、缓冷坑、步进炉等有真实素材的工业场景。

三个起跑场景

三个真实场景,开箱即用。

不是从零想象一个抽象的炉子——每个场景都有真实的 PID 图、HMI 数据与现场照片。

连续蓄热式步进炉场景 01

连续蓄热式步进炉

钢坯 200×200×90003–6 炉区蓄热式燃烧器
  • 预测每个炉区出口工件的表 / 核心温度与到温时间
  • 计算 kWh/t 与排烟回收潜力,量化空燃比优化收益
  • 3D 展示钢坯沿步进梁前进,颜色 = 真实温度
缓冷坑场景 02

缓冷坑

大型钢锭 / 铸锻件数十小时缓冷残余应力风险
  • 预测核心—表面温差曲线,避开开裂阈值
  • 评估覆盖物 / 砂层 / 罩盖对冷却速率的影响
  • 记录每锅工件 ID 与冷却历史,便于追溯
钢包烘烤器场景 03

钢包烘烤器

在线 / 离线烘烤位包衬寿命 ↗天然气消耗大户
  • 预测包衬内 / 外壁温度场,避免局部过烧
  • 对比在线 vs 离线烘烤的能耗与包温
  • 结合 PID 图建模燃烧器分组,给出节气方案

客户能省下什么

四类可量化收益,每一项都追得到改造点。

不是科研项目——少烧的气、缩短的炉时、减少的废品、不再丢失的工艺 know-how,都能落到数字上。

8–18%kWh/t · Nm³/t

能耗下降

空燃比优化、排烟余热回收、装炉密度优化、保温段缩短。

5–12%min/批 · t/h

炉时缩短

准确预测到温时间,砍掉「保险」留出的额外保温分钟。

15–30%过烧 · 脱碳

废品率下降

表芯温差预测 + 不确定带告警,让差一点出事的批次提前被识别。

100%know-how

工艺可溯源

老师傅经验沉淀为材料卡 / 炉型卡 / 工艺曲线版本,离职不再带走。

谁会买单
钢铁集团宝武 · 鞍钢 · 河钢 · 沙钢 · 南钢
有色金属中铝 · 紫金 · 江铜 · 云铜
热处理服务商恒进 · 丰东 · 中科力函
工业炉 EPC中冶赛迪 · 中冶南方 · 西马克
节能服务公司中节能 · 各省能源集团

登录后的工作台

四大板块,17 个视图,一个统一工作流。

不是单一仪表盘——HEATINS 把工程师真实工作流拆成 17 个互相联动的视图,全部已落地。

HEATINS 工程台界面
17工程视图
10已 seed 材料
12默认测点
49/49vitest 通过

运营

SSE 实时

工厂布局 · 炉型库 · 工艺链编辑 · 传感器流 · 异常监控

仿真

MOOSE 已接入

工件升温 · 能耗账 · 不确定带 · A/B 工况对比 · 求解器适配器

AI 优化

辅助 ≠ 替代

PINN 软测量 · GP-BO 寻优 · MPC 工艺设定 · 异常检测 · 余热调度

知识库

来源审计

材料库(10 种已 seed)· 文献溯源 · RAG 工程顾问 · 报告生成

未来智能热处理工厂

从一台炉子开始

把第一台炉子,搬进 HEATINS。

注册一个账号,几分钟就能跑出第一条可溯源的升温曲线与能量账——然后,是整个车间。