钢包调度评价方法研究

针对以钢包周转个数为基础的钢包运行评价难以反映实际调度现状的问题,提出一种基于生产计划和钢包待用时间解析的钢包调度现状评价方法.首先,利用钢包运行过程中重包个数的波动表征生产计划对钢包运行情况的影响.然后,通过解析钢包待用时间,给出额外周转包个数和钢包调度离线率的计算方法,分别用以表征不同状态钢包的调度,并通过实际数据确定钢包调度现状的综合评定方法.最后,以实际生产数据对该评价方法进行验证.结果表明,该评价方法可以准确评价钢包调度现状,并可为生产实践提供相应的指导.     

转炉炼钢厂钢包转运的物理模型

在对炼钢厂钢包转运过程进行解析中,给出了钢包运行时间因素的数学描述,提出了钢包转运过程的“柔性时间”概念和钢包使用个数的计算方法,同时,对钢包运行的优化进行了分析,建立了钢包转运的物理模型。     

基于浇次计划的钢包周转数量计算模型

为实现炼钢生产的组织优化,提出合理的钢包周转数量计算模型,以Q炼钢厂钢包为研究对象,解析钢包周转过程和时间,采用甘特图方法模拟出单浇次和多浇次生产的钢包周转甘特图,针对浇次计划与钢包周转数量的关系进行研究,提出浇次重合时间不同下的钢包周转数量计算模型,并利用仿真方法验证了模型的准确性。研究表明：调整浇次开浇时间可优化钢包周转数量1~2个,对炼钢厂生产组织优化有重要指导意义。     

钢包的运行控制

运用冶金过程工程理论,对钢包运行过程进行深入的解析和较为系统的研究,形成了钢包运行控制技术,包括钢包运行过程解析、钢包运行时间的数学描述、钢包运行个数的三种计算方法、钢包运行过程温降、钢包运行频率及运行过程的优化.该项技术已经应用于5个工厂,并取得了明显的效益.     

基于甘特图的钢包运行控制模型研究

以S炼钢厂钢包为研究对象,解析钢包周转模式和不同钢水精炼工艺的周转周期;运用甘特图模拟出1台连铸机浇注时的钢包周转甘特图并分析其钢包运行特点,提出单浇次的钢包数量计算模型和周转率计算模型;模拟出3台连铸机同时浇注重叠时间大于钢包周转周期甘特图,研究重叠时间分别大于、介于和小于各连铸机钢包周转周期的钢包互用特点。研究结果表明:当先停浇的连铸机在浇次重叠时间内浇注的钢包数小于周转钢包数时,可有效减少钢包周转数量和提高钢包周转率,最终提出不同重叠时间条件下的钢包数量计算模型和周转率计算模型。     

基于“炉-机匹配”的炼钢-连铸过程多工序运行仿真

为探究"炉-机匹配"模式对炼钢-连铸过程多工序运行的影响,以国内某无精炼跨中型炼钢厂为研究对象,首先,采用Plant Simulation软件构建考虑天车运行约束的炼钢-连铸过程多工序运行仿真模型,并阐述天车作业冲突的消解策略;其次,针对不同连铸机停机的"四炉对三机"生产组织模式,归纳4类"炉-机匹配"模式,并应用基于"炉-机匹配"模式(改进的和未改进的)启发式算法求解不同连铸机停机的4个实际生产计划的调度方案;最后,运用仿真模型对所得调度方案进行仿真,得到天车运行约束下的调度方案,并与实际人工调度方案进行对比。选取生产计划总作业时间、钢包总周转数量、工序间传搁时间以及浇次开浇时间最大偏离量作为调度方案的评价指标,并提出评价指标优劣的综合判定方法。研究结果表明:相比于未优化的调度方案和实际调度方案,基于"炉-机匹配"模式优化的调度方案中生产计划加权总作业时间分别减少13.6 min和4.5 min,炉次从转炉工序到LF精炼工序的加权平均传搁时间分别减少1.3 min和1.2 min,炉次从LF精炼工序到连铸工序的加权平均传搁时间分别减少1.5 min和0.4 min,所有炉次的工序间传搁时间处于合理范围内,此外,4个生产计划的开浇时间最大偏离量也处于可接受范围内,某一生产计划的钢包总周转数减少1个。     

炼钢厂钢包热状态跟踪模型

针对炼钢厂炼钢至连铸全流程,建立了钢包热循环过程钢包热状态跟踪模型,并将包衬温度实测和数值模拟相结合,利用传热反问题修正模型,提高模型的准确度.利用钢包热状态跟踪模型分析了新砌钢包烘烤预热时间、空包时间、离线烘烤时间和包衬侵蚀等因素对钢水温度的影响规律.结果表明:新砌钢包烘烤预热时间从480min增加到780min,可使新包第一次热循环中钢水总温降减少15.6℃;空包时间为540min时,钢水温降比正常周转包增加14.6℃;空包时间越长,离线烘烤减少钢水温降的效果越明显;当空包时间为540min时,进行240min离线烘烤,可使钢水总温降减少11.0℃;包衬侵蚀可使钢水总温降最大增加9.3℃.     

基于规则学习的炼钢-连铸钢包选配方法

针对炼钢-连铸生产钢包选配时，钢包属性众多，且选配目标相互冲突难以同时满足的现状，通过一阶规则学习确定钢包温度最高、钢包使用次数最多、钢包材质等级最低和钢包下水口数量最小为性能指标，以钢包温度、使用次数、钢包材质、钢包水口使用次数、滑板和框架使用次数为约束，为每个炉次决策钢包，建立钢包选配模型.通过最小一般泛化法给出了钢包选配规则，提出了基于规则优先级的启发式钢包选配方法.实际数据仿真与实际应用结果表明，所提方法减少了在线钢包数量和日钢包维护次数，提升了炉次生产效率.     

炼钢厂钢包周转率的影响因素

针对某炼钢厂生产流程建立钢包周转过程仿真模型,对影响钢包周转率的热修时间、生产钢种和修包包龄等因素进行仿真研究.仿真结果表明:热修时间增加,钢包周转率下降,当日产45炉典型钢种,热修时间在0～20 min范围内钢包周转率为6.43,而当热修时间为50～60 min时钢包周转率为5.0;生产不同钢种的钢包周转率差别较大,日产41～50炉的SPHC钢种时,钢包周转率最大值为6.28,最小值为5.63,而生产同样炉数的X70钢种时钢包周转率最大值为5.0,最小值为4.55;修包包龄增加,钢包周转率提高,日产48炉典型钢种,修包包龄为40次时钢包周转率为4.0,修包包龄为45次钢包周转率达极限值6.86.     

冶金重载机器人附加轴热分析与防护方法研究

依据炼钢厂现场需求,设计了一种机器人辅助重载回转附加轴结构,并通过对连铸炼钢环境下大包、出水口极其周边环境的温度测量和冶金设备进行模拟建模,进行了热力学仿真分析,得出了热力场分布的仿真结果.提出了两种热防护方法,主动热防护通过设备温控空压机喷射冷空气反馈降温,被动热防护给机器人穿戴新型隔热材料,解决了冶金工艺机器人连铸中间包区域内冶金钢包炉热源对自动化机器人电子设备的温度影响等诸多的问题.设备的热防护方法在现场已得到了实际应用.     

求解具有时空约束的天车调度问题Memetic算法

天车调度是一个NP难的多机多任务调度问题.针对炼钢-精炼-连铸生产过程中的天车调度问题,考虑时间和空间约束,建立了以钢水等待时间最少为目标的天车调度模型.提出了改进的Memetic算法,设计了采用任务分配规则和冲突处理规则的个体解码方式、PPX交叉算子和局域搜索算子;用该算法对模型进行求解,并与遗传算法进行比较.对某钢厂炼钢-精炼-连铸生产过程的天车调度问题的测试表明:与遗传算法相比,用该算法求解的等待时间最多减少1667%,并具有很高的稳定性.     

基于有限容量排队论的铁水包个数计算模型

将"一包到底"模式下的铁水包周转过程抽象为有系统容量限制的3个串联接近闭合的排队系统,即高炉出铁、铁水脱硫以及转炉兑铁排队系统。在此基础上,提出基于有限系统容量排队论的铁水包理论周转个数计算模型。应用该模型,对重钢新区铁水包理论周转个数进行计算,结果表明:铁水包周转到达统计平衡的时间为294min,理论周转个数为17个。研究表明,减少铁水包周转个数的关键在于优化系统容量值,实际生产中主要从改进高炉配罐制度、加强炼铁炼钢工序协调等方面采取措施,并应用模型计算相关参数为:铁水包周转时间为260min,理论周转个数为15个。     

钢包互用条件及影响因素

为深入研究炼钢厂多台连铸机间钢包产生互用的条件及影响因素,以H炼钢厂的钢包为研究对象,简要解析了钢包运行过程及运行时间。分析了钢包周转次数、周转数与浇铸炉次数之间的关系;运用甘特图模拟出两台连铸机浇次重叠时间为50min条件下的钢包运行过程。研究表明:钢包产生互用的前提条件为钢包在先停浇连铸机不再承担运输任务,且先停浇连铸机的钢包空包结束时间应在后开浇连铸机钢包的重包开始时间之前。分析了浇次重叠时间对钢包互用的影响,结果表明:浇次重叠时间内连铸机浇铸的钢包数少于围绕连铸机周转的钢包数时才能产生钢包互用。研究了连铸机单炉浇铸时间与钢包周转周期对钢包互用的影响,结果表明:科学控制钢包周转周期和连铸机单炉浇铸时间,合理匹配二者关系,可使浇次最后不需要周转的钢包数增加,提高钢包的互用几率。     

考虑传搁能耗的304不锈钢电炉冶炼流程最优连浇炉数计算方法

分析了304不锈钢电炉冶炼流程的传搁时间和传搁过程温降情况,建立各个工序冶炼温度制度与连浇炉数的关系,得知已有温度制度下的连浇炉数仅为2炉,并以6炉连浇为例给出不同连浇炉数情况下温度制度.通过计算流程中传搁能耗,讨论了连浇炉数与浇次总传搁能耗和平均传搁能耗的关系.提出了一种考虑传搁能耗确定最优连浇炉数的方法.对比发现,当增加连浇炉数的传搁能耗小于开浇一次耗材消耗的能耗时,最大连浇炉数为最为合理的连浇炉数.