钢铁制造流程动态运行要素的认识与实践

 深入认识钢铁制造流程的动态运行特征是实现流程动态-有序、协同-连续运行状态管控的基础。基于对钢铁生产流程特征的分析,阐述了“流、流程网络与运行程序”作为钢铁制造流程动态运行3大要素的特征及其数学描述,明确了运行程序是进行物质流、能量流在以流程网络为基础的网络空间中运行优化的调控手段,以及构建铁素物质流及能量流在流程网络上的动态运行优化模型是实现钢铁制造流程高效优质低耗低成本运行的有效途径。对于钢铁制造企业,提出了以生产计划调度优化模型为核心的运行程序优化技术,通过优化模型形成的生产计划调度指令可引导制造流程运行状态的整体优化,实现生产资源的合理优化配置和能源利用效率提升。     

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...     

炼铁-炼钢界面动态运行过程解析与仿真优化

炼铁-炼钢界面连接钢铁生产中高炉和转炉两大重要生产工序，关系到钢铁制造流程的整体优化。“一罐到底”是近年来新兴起的炼铁-炼钢区段“界面技术”,基于“一罐到底”流程的炼铁-炼钢界面运行规律和调控优化技术的研究十分必要。目前对炼铁-炼钢界面中众多复杂的次界面的解析尚不深入，对炼铁-炼钢界面动态运行过程仿真亟待开展。时间、温度和物质量是贯穿于钢铁制造流程的基本参数，因此，炼铁-炼钢界面的调控以铁水罐周转过程为载体，以上述3个参数为调控对象，以这些参数的一体化控制与优化为目标。基于现场运行实绩，以“机车+天车”模式的炼铁-炼钢界面为例，分析炼铁-炼钢界面物质流运行的特征和调控目标，并对其动态运行过程进行“事件-时间”解析，确定构成界面的各个次界面环节，以及各过程/事件的时间域、时间周期及其概率分布，梳理炼铁-炼钢界面动态运行过程规则。在此基础上，采用FlexSim软件，建立了高炉出铁、铁水运输和炼钢等过程的仿真模块，并根据各模块运行规则和模块之间的关联规则，集成为高炉-转炉区段仿真模型。该模型为炼铁-炼钢界面深度解析与优化提供了研究试验平台。模型应用于260 t铁水罐周转过程仿真，得到铁水罐配...     

主编寄语

正冶金流程工程学是"钢铁冶金大家"殷瑞钰院士的集大成理论,理论从冶金专业和工程哲学的高度,全面阐述了钢铁制造流程物质流、能量流、信息流运行的物理本质和动力学原理。通过阐明冶金制造流程动态运行过程的物理本质及其本构特征以及冶金流程宏观运行动力学,建立了新一代钢铁制造流程的理论框架,     

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...     

主编寄语

冶金流程工程学是"钢铁冶金大家"殷瑞钰院士的集大成理论,理论从冶金专业和工程哲学的高度,全面阐述了钢铁制造流程物质流、能量流、信息流运行的物理本质和动力学原理.通过阐明冶金制造流程动态运行过程的物理本质及其本构特征以及冶金流程宏观运行动力学,建立了新一代钢铁制造流程的理论框架,为新一代绿色化智能化钢厂的建设提供了顶层设...     

冶金流程工程学理论在唐钢新区的应用实践

在冶金流程工程学理论指导下,唐钢新区开展了流程优化与智能化运行的研究与实践。以提升流程自组织性和他组织力为出发点,围绕各工序高效稳定、界面流畅贯通、流程动态有序且连续协同运行3个层次开展攻关。以物质、能量、时间、空间、信息“五维”动态甘特图为核心,通过物质流、能量流、信息流协同优化,构建信息物理融合系统的技术路线。总结了在炼铁-炼钢界面优化和铁水动态调度、炼钢区段“一对一”层流高效协同运行、钢区界面优化和动态调度、连铸-热轧界面流程优化及协同调度等方面的阶段进展和指标改善情况。     

主编寄语

正冶金流程工程学是"钢铁冶金大家"殷瑞钰院士的集大成理论,理论从冶金专业和工程哲学的高度,全面阐述了钢铁制造流程物质流、能量流、信息流运行的物理本质和动力学原理。通过阐明冶金制造流程动态运行过程的物理本质及其本构特征以及冶金流程宏观运行动力学,建立了新一代钢铁制造流程的理论框架,为新一代绿色化智能化钢厂的建设提供了顶层设计和理论遵循,是指导和推动我国钢铁工业高质量发展的重要理论支撑,也是行业学术研究的热点领域。     

主编寄语

正冶金流程工程学是"钢铁冶金大家"殷瑞钰院士的集大成理论,理论从冶金专业和工程哲学的高度,全面阐述了钢铁制造流程物质流、能量流、信息流运行的物理本质和动力学原理。通过阐明冶金制造流程动态运行过程的物理本质及其本构特征以及冶金流程宏观运行动力学,建立了新一代钢铁制造流程的理论框架,为新一代绿色化智能化钢厂的建设提供了顶层设计和理论遵循,是指导和推动我国钢铁工业高质量发展的重要理论支撑,也是行业学术研究的热点领域。     

钢铁制造流程能源转换机制与能源利用效率分析

 从钢铁制造流程的属性和动态运行过程的物理本质出发,阐述了钢铁制造流程中铁素物质流和碳素能量流的行为规律和钢铁制造流程的能源转换机制,得出能源转换过程必然伴随能量的耗散,因此应尽量减少能源转换次数,并指出在钢铁制造流程中,铁素物质流与碳素能量流相伴而行,而碳素能量流与铁素物质流则时合时分。还构建了一个年产290万t的棒线材流程企业,计算了该流程的余热余能资源量及回收利用情况,并剖析了该流程的能源利用效率。最后指出高效回收利用余热余能和构建合理的物质流网络和能量流网络及两者协同优化的能源管控中心是提高钢铁企业能源利用效率的重要手段。     

炼铁-炼钢区段界面动态运行过程建模和仿真

为了探索并制定合理的钢铁制造流程炼铁 炼钢区段的生产系统结构和生产组织方式，介绍了钢铁制造流程炼铁 炼钢区段的界面模式、工序设备和动态运行过程，并采用离散事件动态系统相关理论对炼铁 炼钢区段动态运行过程进行了系统分析，提出了基于实体流图法和事件调度法的炼铁 炼钢区段动态运行过程的仿真模型和仿真策略。对某钢铁企业炼铁 炼钢区段动态运行过程进行了建模和仿真研究,结果表明，该企业炼铁 炼钢区段应采用“一罐一送”的铁水罐运输组织方式，此时3台机车利用最充分，平均作业率为60%，KR脱硫站进站铁水温度较高，且温度波动较小，KR脱硫站进站铁水温度平均值为1 423 ℃，极差为22 ℃。     

金岭铁矿选矿厂磁选流程分析及改造

金岭铁矿选矿厂原磁选流程存在处理能力低、选矿指标波动大，过滤给矿浓度低等问题。为此，将Ⅰ、Ⅱ型磁选机大型化，并在Ⅲ段磁选以磁选机代替磁聚机，从而扩大了生产能力，改善了选别指标，减少了水电消耗，降低了铁精粉水分，     

基于绿色钢铁的转炉炼钢工艺设计及生产

 “碳达峰”和“碳中和”目标的提出,使得绿色钢铁的概念受到广泛关注。绿色钢铁不仅是指钢铁企业的排放指标优良、环境优美,更是要打造工艺优化、设备优化、流程优化的铁素流、能量流和信息流“三流归集”的低碳、低成本的生产线,实现企业从设计、建造、生产到淘汰的全寿命成本最低的目标。当前以降低生产排放,合理循环利用为主要目的的长流程生产工艺,以副枪+动态控制的自动炼钢,集成废钢预热、一罐到底、钢包加盖、合金烘烤、下渣检测、滑板挡渣、余热回收利用、干式一次除尘+二、三次除尘+散点除尘、钢渣综合利用等设备和技术,在已投产的项目取得了良好的效果,且仍在持续改进和提高。此外,在进行平面设计和工艺设计时,应充分利用场地天然地势高差,重视降低生产运行成本。同时,生产企业还应培养建立绿色钢铁生产的专业化人才队伍,注重从生产管理入手,规范信息管理,优化生产调度和工序衔接,提高全流程的物质转化与能量转换效率。建立着眼于从原料到成品的全流程的物质流、能量流和信息流的管理,实现以产品质量定原料的“定制化”生产模式。以打造全寿命成本最低的钢铁企业为目标,开发涵盖工厂设计、建造和生产运行的全寿命智能管理软件,管控全寿命周期内的各阶段成本,从而实现真正意义上的绿色钢铁生产。     

冷连轧升降速过程板形控制工艺润滑制度优化

 冷连轧机组在带钢升降速过程中,轧制速度会出现频繁的、较大程度的波动,轧制变形区的摩擦因数也会随之发生较大的波动,引起轧制压力来回波动,从而造成升降速阶段的板形相较平稳阶段的板形而言呈现出大幅度变差的问题。工艺制度优化对于摩擦因数引起的板形问题非常有效,因此,首先分析了不同乳化液浓度、初始温度和流量下的带钢在升降速过程中板形的变化过程。针对升降速阶段板形缺陷,采用分段离散法将带钢分别沿横向和纵向分成若干条元,提出升降速过程中板形横向目标函数和纵向目标函数,进而构造出升降速过程中板形动态变化目标函数,实现对轧制过程中板形波动在横向和纵向上的综合控制。由于乳化液浓度和初始温度在轧制过程中无法改变,所以结合板形目标函数,以带钢不发生打滑和热划伤、各机架轧制力不超过限定轧制力为约束条件,提出乳化液浓度和初始温度优化设定函数;乳化液流量优化针对频繁变化的局部浪形缺陷能够起到有效控制,因此乳化液流量一般随轧制速度呈非线性变化,以出口板形波动最小为控制函数,以不发生打滑和热划伤、各机架乳化液总量不超限为约束条件,提出乳化液流量跟随速度优化函数。最后将优化模型应用于国内某钢厂冷连轧机组,根据优化前后轧制力分布、带钢板形云图可知现场应用效果良好。     

钢铁生产流程物质转化与能量转换评价指标

为了量化描述钢铁生产制造流程的物质转化与能量转换效率,区分不同钢铁产品制造流程的物质转化与能量转换效果,基于对钢铁制造的炼铁-炼钢-连铸-热轧主流程及其主工序/装置的制造单元物质转化与能量转换特征的分析,提出了以流程物质转化率和流程能量耗散率、过程物质转化率和过程能量耗散率分别作为制造流程和制造单元评价指标的多尺度评价...     

蒸气介质能量流网络的动态分析研究

蒸气网络系统是钢铁企业主生产工序的重要辅助系统,蒸气放散随时间的波动变化直接关系到对蒸气网 络的调度,针对蒸气网络系统的供需波动较大,提出了阶段分析法,应用该方法建立了钢铁企业的蒸气网络系统供 需数学分析模型,分3个阶段并应用质量守恒定律对蒸气网络系统的供需过程进行动态分析。结果表明,与其他 方法相比,该方法科学合理地揭示出了影响蒸气网络系统供需波动变化的因素,对这些因素进行控制能有效地减 少蒸气放散,节约能源。     

基于“炉机对应”原则的炼钢—连铸调度模型

针对某特殊钢厂炼钢-连铸生产调度问题,首先,构建以炉机匹配度、连浇炉数以及过程等待时间等为主要评价指标的多目标优化调度数学模型.进而,对工艺流程结构以及炼钢、精炼和连铸三个工序的运行时间进行解析,分析合理的产品结构范围及不同产品结构下的生产组织模式.根据炼钢厂运行的"炉机对应"原则,运用柔性工序缓冲调节策略,协调优化炼钢、连铸工序间的生产节奏,求解不同生产模式下的调度方案.最后,通过仿真计算与实际生产状况的综合分析,验证了调度模型和求解策略的有效性和优越性.      

Hybrid-Cells-in-Series Model for Solute Transport in Streams and Relation of Its Parameters with Bulk Flow Characteristics

The conceptualized hybrid-cells-in-series model, consists of a plug flow zone and two thoroughly mixed unequal reservoirs, all connected in series, has three time parameters, namely: (1) residence time of solute in the plug flow zone; and (2) residence times of solute in the two thoroughly mixed reservoirs. The model simulates closely advection-dispersion solute transport in natural streams. The resident time parameters are related to the velocity of flow, width of water surface, and depth of flow in the stream. Through the Péclet number, defined as Pe = (Δxu)/DL (in which Δx=process unit size; u=mean flow velocity; and DL=longitudinal dispersion coefficient), the relations of the model parameters with the longitudinal dispersion coefficient and with the bulk stream flow characteristics have been established. For a given reach of a stream, the parameters are inversely proportional to the flow velocity. By decoupling of pure advection by the plug flow component and dispersion of tracer by the two thoroughly mixed reservoir components, a robust fitting to the observed concentration-time data in natural streams was achieved.     

自动反洗表面过滤器在冶炼烟气制酸净化工序中的应用

介绍了自动反洗表面过滤器的组成、技术特点、工作原理、工艺流程及主要的技术性能指标。自动反洗表面过滤器在冶炼烟气制酸系统净化工序中应用后,取得了较好的效果。