专用炉模式下加热炉群混装一体化生产

分析了连铸--热轧区段混装一体化生产和加热炉群生产模式,并在此基础上建立了混装一体化生产下加热炉群调度模型.模型在满足加热炉生产工艺的基础上充分考虑了板坯进入加热炉前的等待时间和轧机空闲时间.采用禁忌搜索算法对模型进行了求解.最后,针对大批量少品种和小批量多品种两组板坯对某钢厂1580mm轧线非专用炉模式与专用炉模式分别进行了仿真.仿真结果表明连铸--热轧区段采用专用炉模式生产比传统的非专用炉模式生产能够明显提高加热炉热效率.     

炉容受限的加热炉调度问题及启发式修复算法

针对钢铁生产中炉容受限的加热炉调度问题,建立并行加热炉调度的多目标优化模型,并针对问题的NP-难特性提出一种启发式修复算法.在松弛炉容约束得到初始调度的基础上,通过不断检测冲突并消解冲突实现问题的有效求解.根据最小冲突板坯优先的变量选择策略选择冲突板坯,并根据最小在炉板坯数的值选择策略为冲突板坯重新指派新的加工机器;为避免搜索陷入死端,算法增加回溯机制以保证得到可行的调度方案.数据实验表明:该算法能够有效求解炉容受限的加热炉调度问题,且具有较高的计算效率.     

热轧生产过程加热炉优化调度模型及算法

钢铁生产中的加热炉调度问题是一类复杂的组合优化问题.本文进一步考虑不同轧制位对应的候选板坯集存在交集的生产实际,建立了以板坯住炉时间最小为优化目标的数学模型,提出了三阶段的启发式算法,确定各轧制位板坯的入炉和出炉时间.仿真实验表明,给出的模型和求解算法对加热炉调度问题的优化效果很好.     

求解具有时空约束的板坯库天车调度问题Memetic算法

研究了钢铁企业板坯库天车调度问题,考虑了时间和空间以及热轧计划等实际限制,建立了一个板坯出库天车调度模型.针对天车调度问题具有实时性和不可交叉性的特点,设计了基于优先关系的天车分配编码方式、离散事件动态仿真解码、自适应交叉算子以及在交叉和变异后进行模拟退火局域搜索的Memetic算法.通过某钢厂板坯出库过程中天车调度的实际数据对模型和算法进行仿真测试,实验结果表明:该算法具有很高的收敛性和稳定性,满足实际生产需要.     

钢坯热轧加热炉区生产调度模型与算法

钢坯热轧加热炉区生产调度属于组合优化中的NP-complete问题.本文根据加热炉区生产特点建立了分别以生产能耗最小化和加热质量最优化为主次目标的钢坯加热炉区调度数学模型,将其归结为布尔可满足性问题,构造了采用二进制编码方式的遗传禁忌搜索算法进行求解.基于实际生产数据的模拟优化结果表明,该模型和求解方法充分满足了现场加热炉区生产调度的需求,在满足生产工艺约束的前提下,缩短了生产时间,提高了钢坯入炉温度和加热质量,与传统人工调度方法的结果相比具有更好的节能、高产效果.     

基于混合并行混沌优化算法的 铸造生产线两阶段协同调度

高效的生产调度策略是铸造企业提高生产效率、降低生产成本的重要手段.目前,铸造生产优化调度的相关研究通常是针对熔炼浇铸加工与机加工两阶段分别进行的,制约了铸造生产线全流程优化调度的效果.针对铸造生产线生产过程当中熔炼浇铸加工与机加工协同调度问题,建立了以最小化总完工时间为目标的铸造生产线全流程优化调度模型.为了有效地解决该调度模型,提出一种混合并行混沌优化算法(HPCOA).HPCOA中设计了并行混沌搜索用于高效的全局搜索,并引入基于关键路径的变邻域搜索用于增强算法的局部搜索能力.通过在实际案例的对比试验,证明了HPCOA算法的有效性.     

步进梁式加热炉内的板坯温度场数值模拟

建立了三段步进梁式加热炉内加热的板坯物理模型和数学模型.用全隐式有限差分法对数学模型进行了离散化,同时运用软件工程的理论,编制了加热炉内板坯温度场计算软件.计算结果表明,在保证板坯加热质量的前提下,提高加热炉预热段温度、板坯入炉温度和炉气黑度有利于提高加热效率,缩短板坯在加热炉内的加热时间,降低板坯氧化烧损量和延长炉子寿命.     

板坯热轧批量计划数学模型及求解算法

根据热轧工艺特点将板坯热轧批量计划编制问题归结为不确定旅行商数的多旅行商问题,建立了以生产成本最小化和产品质量最优化为主次目标且考虑加热区段能耗的生产调度数学模型,并采用遗传算法和禁忌搜索相结合的混合算法进行求解.基于实际生产数据的计算结果表明:该模型充分满足了现场热轧批量计划编制的需求,在轧制单元数最优的基础上,缩短了传搁时间,提高了热送热装率,优化了产品质量.与人机结合方式相比,本文模型的计算结果体现了更好的高产和节能效果.     

步进式加热炉内板坯温度场模拟分析

以某公司热轧带钢厂的三段步进式加热炉为研究对象,通过建立三维数学模型,运用ANSYS软件分析板坯在炉内加热过程中的温度分布,并研究炉内均热段的温度和保温时间及氧化铁皮厚度对板坯温度场的影响。结果表明,板坯加热后最高温度分布在板坯端面角部,最低温度位于板坯中心部位,在设定的加热制度下,板坯经炉内加热后,其出炉温度、断面温差分别为1273.48、12.91℃,板坯温度分布比较均匀,满足轧制要求;随着均热温度的下降,板坯的出炉温度随之降低,而断面温差变化较小;随着保温时间的缩短,板坯的出炉温度变化不大,而断面温差明显增大;随着板坯表面氧化铁皮厚度的增加,板坯中心部位的温度明显降低、断面温差明显增大;在设定的加热制度下,适当降低均热段的温度和缩短保温时间,并控制板坯表面氧化铁皮的厚度,有利于提高板坯加热质量和节能降耗。     

基于热力学混合遗传算法的加热炉炉温优化研究

针对加热炉生产过程中钢坯入炉温度、规格尺寸、钢坯种类等生产工况经常会发生改变,导致基本遗传算法存在早熟等现象,提出一种基于热力学的混合遗传算法.基于钢坯加热过程的机理模型,建立了钢坯温度预报模型,依据加热炉工艺生产要求,建立了加热炉炉温优化模型.为了提高遗传算法的求解精度和计算效率,在遗传算法交叉算子设计过程中加入内能、熵和自由能的思想,改进了传统遗传算法;同时在经典的遗传算法基础上加入模拟退火算法构成了基于热力学的混合遗传算法,并用于求解加热炉炉温优化问题,克服了传统遗传算法的不足.实验结果表明,该方法能够有效地求解加热炉炉温优化问题,是可行的、有效的.     

冶铸轧一体化生产合同计划优化问题研究

将炼钢—连铸—热轧—精整一体化生产过程,抽象为炼钢与热轧两大加工阶段,以板坯热装比最大、交货提前/拖期率和组炉余材率最小为优化目标,综合考虑炼钢与热轧的产能,以及钢种、板坯和成品规格等约束条件,建立生产合同计划数学优化模型,并采用双层染色体遗传算法进行求解.在合同计划层次上,解决了一体化生产过程中,连铸与热轧工序之间在钢种和规格上的匹配问题.获得的合同计划,是冶铸轧一体化生产的批量计划和静态调度优化问题的合理的生产定单池.仿真实例证明了模型的合理性与算法的有效性.     

热轧批量计划的模型与算法

针对钢铁企业中的热轧生产调度问题,考虑了生产工艺中的多重约束,建立了基于奖金收集车辆路径问题模型的批量计划模型。模型综合考虑了同宽轧制长度的限制和烫辊材的约束,并针对约束复杂冲突的特点,设计一种基于遗传算法和禁忌搜索的混合算法来求解。生产实际数据的仿真实验表明模型和算法的有效性。     

连铸与热轧工序余材集成匹配模型与算法

针对钢铁企业连铸工序余材板坯及热轧工序余材钢卷对热轧生产合同的匹配问题,基于一体化的管理思想建立了余材板坯、钢卷与合同集成匹配的多目标0-1非线性整数规划模型,在模型中引入板坯材质与合同要求钢种特征差异值矩阵及钢卷钢种与合同要求钢种特征差异值矩阵.采用分段整数编码、基于启发式修复策略的改进遗传算法求解.最后,通过对实际生产数据的仿真实验验证了所提模型和算法的有效性,为科学合理地匹配铸轧工序余材板坯、钢卷提供了有效的解决方法.     

板坯在立轧、平轧道次中的变形研究

作者以纯铅模拟轧制试验为基础,分析了板坯在立轧、平轧时的变形情况,建立了板坯在立轧、平轧时试样宽展的新模型。试验表明,该模型精度较高,可为热轧窄带钢实施计算机宽度的设定及宽度的自动控制提供技术依据。     

CSP生产模式下轧制计划编制模型及算法

针对紧凑式带钢生产(CSP)模式下的轧制计划编制问题,综合考虑设备能力、订单需求和相邻板坯间厚度跳跃,提出一种两阶段问题求解框架。第一阶段以最小化轧制单元数和非计划卷使用量为目标建立整数规划模型,为保证模型的求解效率,从生产实际中提炼出"优先薄板,后补非计划材"的启发式规则进行求解。第二阶段以最小化板坯间平均厚度跳跃为目标来建模,综合考虑非计划卷厚度可变的特性,提出一种多邻域结构的变邻域搜索算法进行求解。通过某CSP生产线的轧制计划编制实例验证了该模型和算法的有效性。     

二次曲线模型求解中厚板轧制过程中的温度场

针对中厚板轧制过程中温度场不易精确模拟,普通温度模型计算存在误差较大的问题,通过建立二次曲线模型来计算中厚板轧制过程中的温度场,即对中厚板的轧制过程进行一定的简化,用二次曲线逼近中厚板轧制时沿厚度方向上的温度场,并在该曲线的基础上得出二次曲线模型和其计算方法．利用该二次曲线模型对Q235轧制过程中的温度场进行解析．结果表明,二次曲线模型预报精度的相对误差可以控制在3％以内,完全能够满足中厚板在线实际生产的需求．二次曲线模型同时也为其他热轧的温度场解析控制提供了范例．     

CSP热轧板卷边部裂纹成因

用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和能谱分析等方法研究了涟钢CSP热轧板卷边部裂纹的成因.结果表明:连铸坯表面的深振痕是热轧板卷边部裂纹的起源,连铸坯角部过冷导致奥氏体晶界AlN的细小析出,加剧了连铸坯对裂纹的敏感性.连铸坯经过精轧机组的轧制后,连铸坯表面的横裂纹扩展成为热轧板卷的锯齿状裂纹,严重时会造成烂边或掉块.     

热送热装工艺中连铸板坯保温过程传热模型研究

建立了热送热装工艺中连铸板坯保温过程传热数学模型及下线坯冷却过程传热数学模型 ,并对计算结果进行了验证 ,证明模型可用于预报不同操作条件下铸坯在保温坑保温过程及下线冷却过程中温度变化和热状态 ,给出连铸板坯出保温坑时的温度分布 ,为连铸板坯热送热装炉提供温度查询依据 保温坑有明显的保温作用 ,但保温时间不应超过 1 0h,缩短铸坯在保温坑内的传搁时间和尽可能使坑盖保持关闭状态是提高热送温度的有效手     

热连轧粗轧水平辊多道次可逆轧制宽展有限元模拟

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立了平轧辊系一体化的三维弹塑性有限元模型;利用小型重启动方法对水平辊多道次连续可逆轧制过程进行了模拟计算,分析了不同轧制规程下轧制出相同厚度中间坯的宽展变化以及不同规格的带钢轧制出不同厚度中间坯的宽展变化.不同轧制规程的模拟结果表明,轧制规程对中间坯的宽度变化关系不大,但是不同的轧制规程消耗的能量不同,所产生的轧制力和轧制力矩也不同.利用小型重启动既可以保证轧制过程的连续性,又可避免模型更新法重复建模的复杂性.