炼钢厂多尺度建模与协同制造

在阐述炼钢厂多尺度建模与协同制造技术架构的基础上,分别从单体工序尺度、车间区段尺度与炼钢厂运行尺度开展了炼钢厂协同制造的研究。从工序/装置过程控制系统（PCS）到炼钢厂制造执行系统（MES）进行了较为系统的建模研发,构建了包括转炉工序、精炼工序与连铸工序在内的工序工艺控制模型以及以生产计划与调度模型为核心的物质流运行优化模型,并通过工序工艺控制和生产计划与调度的动态协同,实现了炼钢厂多工序/装置的高效运行。研发了炼钢?连铸过程工序工艺控制模型、生产计划与调度模型同MES之间的数据接口,实现了MES与生产工艺控制、流程运行控制、生产计划与调度系统的有机融合,形成了以机理模型与数据模型协同驱动的工艺精准控制、多工序协同运行、基于“规则+算法”的生产计划与调度为支撑的炼钢?连铸过程集成制造技术,通过多层级的纵向协同与多工序的横向协同,实现了炼钢厂的协同运行与控制。研究成果是炼钢?连铸过程智能制造的有益探索与实践,对流程工业智能制造企业具有很强的参考价值,对冶金工业绿色化、智能化发展具有示范与借鉴作用。应用后,明显提升了炼钢厂的协同制造水平,取得了显著的经济与社会效益。      

炼钢-连铸区段多工序运行协同控制

 针对炼钢厂车间平面布置不合理、生产订单多样化导致多工序运行协同性不佳的问题,阐述了炼钢厂多工序运行协同控制的技术架构,通过开展物质流运行规律的解析,生产调度规则库、基于炉-机对应原则的生产调度模型、多工序运行仿真模型的构建,以及多工序协同运行水平量化评价方法的研发,形成了一种具有较高普适性的多工序运行协同控制技术。该技术应用于莱芜银山型钢厂后,取得了显著的经济效益与社会效益,推动了炼钢厂智能化的发展。     

炼钢厂的精细制造

炼钢厂生产过程是钢铁制造流程中的关键环节,主要涉及铁水预处理、炼钢、二次冶金和连铸4个生产工序。以炼钢厂生产过程为例,对钢铁生产过程的精细制造进行阐述。从炼钢厂生产工艺的精细控制、工序装备的精细配置与运行、生产流程的精细管控3个方面归纳并描述了炼钢厂的精细制造,并且分析了国内外在这3方面的研究进展。炼钢厂的精细制造对钢厂实现高品质、高效率、低成本、低能耗生产具有重要意义。     

炼钢—连铸区段多工序运行协同控制分析

结合我国发展的新形势,钢厂呈现智能化需求。在炼钢-连铸区段多工序运行协调控制分析上,此技术不仅解决了以往工序的问题,同时还可以更好地达到全新的优化效果,如：工序功能结合解析—优化流程工序集合重构等。因此,需要就钢包运行控制以及钢包运行过程热状态监测实现研究,找出炼钢厂多工序协同运行水平量化评价方法,完成相应模式的匹配设计。指出工序界面技术协同的必要性以及特征,并对相应的协同方案和机制进行简单阐述。     

钢铁冶金过程铁前工序绿色智能制造的进展与展望

随着“碳达峰”“碳中和”“低碳冶金”等概念的提出,钢铁行业的绿色智能制造已成为大势所趋。铁前工序是钢铁冶金过程的前端工序,也是主要的能源消耗环节。因此,实现铁前工序的绿色智能制造具有重要的经济价值和环保意义。围绕钢铁冶金过程铁前工序绿色智能制造,以“智能碳使用”的低碳冶金技术为核心,综述铁前工序运行状态智能感知、运行参数智能控制、运行性能智能优化和智能协同管控4个方面的研究进展。运行状态智能感知是获取难以检测运行状态信息的主要手段,包括运行状态监测和运行状态识别。运行参数智能控制是实现铁前工序运行状态正常的前提,包括基于人工经验的智能控制、基于参数预测的智能控制和面向多目标集成智能控制。运行性能智能优化是提升运行状态的运行性能的主要措施,包括操作参数智能优化和运行指标智能优化。钢铁冶金过程智能协同管控着重研究感知、控制和优化技术的协同融合。最后,分析当前存在的机遇与挑战,铁前大数据分析和运行状态智能感知、铁前工序一体化智能协同管控和铁前工序全流程性能提升与优化控制或将成为铁前工序绿色智能制造的前景方向。     

炼钢–连铸区段3种典型工序界面技术研究进展

面对钢厂智能化发展的时代要求,炼钢–连铸区段工序界面技术受到越来越多冶金学者的关注,其不仅是解决工序关系集合协同–优化问题的重要手段,也影响着工序功能集合解析–优化和流程工序集合重构–优化的效果。本文对炼钢–连铸区段3种典型工序界面技术,即钢包运行控制、天车运行控制和生产运行模式优化的研究进展进行阐述,其中,钢包运行控制包括钢包热状态监测、钢包选配以及钢包调度,天车运行控制包括吊运任务的分配和同跨/异跨天车的协同调度,生产运行模式优化包括工序/设备产能、时间节奏与炉–机对应模式的匹配设计。此外,针对炼钢–连铸区段多工序协同运行的制约因素,指出工序界面技术协同的必要性,并对上述工序界面技术的协同机制与协同方案进行了阐述。      

炼钢—连铸过程生产模式优化的内涵是什么?

<正>答:在长期进行炼钢厂运行控制的研究中得知,工厂的产品大纲、发展规划要求相应的工艺流程和与之配套的生产模式。对于现存钢厂系统而言,系统运行过程中工序的制造过程、工序间的生产协调匹配、生产模式的合理与否等,直接影响系统运行的效率,并可对车间布局的合理性及系统今后的改造、     

什么是炼钢厂系统的运行控制技术?

<正>答:所谓炼钢厂系统的运行控制技术,是钢铁制造过程运行控制在炼钢区段的体现,是从系统的角度掌握炼钢厂生产过程中物质流运行规律基础上,对其实施的总体调控,实现炼钢—连铸生产过程的运行优化。炼钢厂系统的运行控制技术由9部分内容组成,它们是:a.炼钢厂系统运行原则及调控策略。b.炼钢厂系统过程时间参数、温度参数的解析与优化。c.炼钢厂生产能力的解析。d.炼钢—连铸过程生产模式的优化。e.温度制度的优化。f.生产过程组织与生产控制。     

板带材全流程智能化制备关键技术

板带材制备过程是涵盖多工序、多控制层级的大型复杂工业流程。针对其制备过程复杂、产品质量稳定性差、跨工序产品质量跟踪与多工序协调控制无法实现等问题,提出了通过构建板带材智能化制备领域系统、完备的理论体系,形成智能决策与排产、质量在线监控与优化、精准控制与多工序协调、组织性能调控等一批关键共性技术并示范应用,提高生产效率、产品质量和柔性化生产能力,扩大钢材的品牌增值,满足用户多品种、小批量的个性化需求的解决方案。详细介绍了钢铁购销与制造供应链协同智能优化决策,全流程产品质量在线监控、诊断与优化,基于CPS架构的多工序协调优化与质量精准控制,热轧过程温控—变形耦合—性能匹配及表面质量智能控制等关键技术模块。     

钢铁制造流程炼铁区段耗散结构的解析

为了研究钢铁制造流程耗散结构的本质及其特征,以高炉炼铁区段为对象,研究解析了多工序协同动态运行条件下的耗散结构优化问题.由料场、焦化、烧结、球团、高炉等工序所组成的炼铁区段,不仅是钢铁制造流程中重要的物质/能源转换中心,也是全流程动态有序、协同连续运行的关键和基础环节.炼铁区段的物理本质是铁素物质流在碳素能量流的驱动和...     

炼钢连铸调度系统中制造命令调整模型及算法

针对国内某大型炼钢厂生产调度中的制造命令调整问题,提出了采用多目标优化模型和启发式算法分别进行时间和设备调整.近期,该技术已在该炼钢厂应用,运行结果表明了模型算法的有效性和实用性.     

全连铸电炉炼钢厂时间节奏的衔接匹配

全连铸电炉炼钢厂的多炉连浇问题实质是多工序的衔接匹配问题。为了实现电炉炼钢厂多炉连浇的目标,关键是要缩短电炉出钢—出钢时间,使之能与连铸机的时间节奏一致。通过研究提出：连铸机连浇炉数主要取决于电炉出钢—出钢时间与连铸机一包钢水浇注时间的差值,运用钢铁制造流程中的时间概念分析了多炉连浇规律     

转炉生产P110级高抗挤毁石油套管钢26CrMo4的实践

为满足客户关于P110级石油套管钢的化学成分和力学性能要求,天钢炼钢厂利用现有的"BOF-LF-VD-CC"生产工艺,开发生产了26CrMo4钢圆管坯,成品铸坯的化学成分、低倍组织和表面质量等完全能够满足用户的要求。介绍了天钢炼钢厂在生产工艺确定、各工序工艺重点的控制、实际工艺控制情况和铸坯实物质量情况等方面生产该石油套管用圆管坯的实践与质量控制措施。     

炼钢厂的计算机辅助生产调度系统

钢铁生产是混合型工业过程中最为复杂的制造过程,而炼钢区段则是钢铁制造过程中最为复杂的阶段,其中炼钢厂运行控制的计算机化是炼钢系统优化与控制的重要内容。阐述了炼钢厂计算机辅助生产调度系统(CAPSS)的核心问题、软件结构及研发内容等重要问题,从工程角度描述了CAPSS系统硬件和工具软件的配置方案,并对CAPSS应用软件的设计原则、设计方案、体系结构、数据库设计和模块设计进行了探讨。CAPSS已经投入实际生产并获得了良好的实效。     

智能制造在梅钢炼钢厂的应用实践

上海梅山钢铁股份有限公司炼钢厂围绕智能制造技术,在不同的生产工序开展了研究,从铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、连铸4个工序,结合生产操作开展了模型化、智能化、自动化的智能制造技术,并取得了较好的应用实践效果。在铁水预处理工序开展了一键脱硫模型的开发,实现了脱硫操作一键化,对铁水扒渣的判定进行了智能化的研究,实现了对扒渣过程的智能判定,替代了人工判定扒渣等级。在转炉区域开展了转炉冶炼模型的研究,实现了一键炼钢冶炼控制,使得转炉终点控制更加稳定,补吹率在1%以下。在精炼工序开展合金模型的研究和应用,对降低合金总成本、提高钢水成分控制精度也发挥了重要的作用。在连铸工序开展自动浇钢综合研究,实现了无人浇钢控制技术,大大提高了劳动效率。     

武钢250t转炉“负能炼钢”节能实践

以节能降耗、降低生产成本为目的,运用控制系统原理,将降低转炉工序能耗按照一个闭环系统来控制,以每天和每月的工序能耗值作为系统的反馈量与年初的制定值进行对比,依据偏差量大小采取相应的措施;并介绍武钢炼钢厂转炉工序实现"负能炼钢"的关键因素,以及提高转炉"负能炼钢"技术水平的措施和实绩。     

多网络协同控制技术在天钢炼钢厂的应用

介绍了天钢炼钢厂应用的炼钢自动化系统的基本构成、多网络协同控制技术在炼钢自动化系统中所起到的重要作用和该系统运用多网络协同控制技术的方式。     

智能化钢铁制造流程信息物理系统的设计研究

现代钢铁制造流程是集成烧结、球团、焦化、炼铁、炼钢和轧钢等多工序过程的耗散结构体系.钢铁制造流程是在物质流、能量流和信息流协同运行的条件下,完成一系列复杂的冶金过程和转变.探讨了对钢铁制造过程物理本质以及运行特征的认识和研究,提出了现代钢铁制造流程物理系统的设计理念和方法.阐述了流程工程动态精准设计体系在钢铁冶金工程设...     

首钢京唐炼钢厂新一代工艺流程与应用实践

研究分析了现代化炼钢厂洁净钢生产技术,提出了以生产效率、制造成本和产品性能为核心的洁净钢生产技术理念。通过对新一代炼钢厂高效率、低成本、高质量钢铁产品制造功能的解析与集成,结合首钢京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂炼钢-连铸工艺的设计研究,应用动态精准设计体系,优化配置铁水预处理、转炉冶炼、二次精炼、连铸等单元工序,构建了基于动态有序生产体系的高效率、低成本、高质量洁净钢生产平台。     

物性控制和物流管制在炼钢生产中的应用和分析

本文从物性控制和物流管制以及二者之间的相互关系分析炼钢生产的实质，并应用此方法指导宝钢炼钢厂在炼铁能力大于炼钢能力的特殊期间的生产组织，详细说明了物性控制对工序功能发挥以及物流管制对工序能力的影响。实绩表明：为期一年多的特殊生产组织，钢的产量，质量和品种均有很大的提高，年产钢水平从设计的６７１万ｔ提高到了８５７万ｔ。