关于智能化钢厂的讨论——从物理系统一侧出发讨论钢厂智能化

 钢铁工业是典型的流程制造业,制造流程是其物理特征。通过对钢铁制造流程内在特征的研究,阐述了对钢厂智能化的认识,探讨了推进钢厂智能化的思路及其内涵,包括智能化设计、智能化物流、智能化物质流/能量流/信息流的组织与调控、智能化经营和服务等。指出流程型智能化制造的物理系统要以动态-有序、协同-连续运行为其网络结构及程序优化的导向,并以此物理系统（流程系统）为本体与智能化信息网络系统融合,实现全厂性动态运行、管理、服务等过程的自感知、自决策、自执行和自适应。智能化钢厂的建设,需要深刻理解制造流程动态运行过程的物理本质,构建起植根于流程运行要素及其优化的运行网络、运行程序的物理模型,进而构建全流程网络化、层次化信息流模型。钢厂智能化不只是数字信息系统,必须高度重视物理系统的研究,必须是有物理输入/输出的物质流网络、能量流网络和信息流网络“三网协同”的信息物理系统。钢厂智能化既要重视数字化信息网络系统的研发,更要重视制造流程（物理系统）中物质流网络、能量流网络的结构优化和运行程序优化,通过以制造流程物理系统结构优化和数字化信息系统相互融合来实现钢厂智能化。     

钢铁智能制造背景下物质流和能量流协同方法

钢铁企业面临库存增加、产能过剩、盈利艰难等问题,迫切需要通过绿色化和智能化的发展来应对当前的严峻形势.基于钢铁企业制造流程特点,通过分析企业以铁素流为核心的物质流和相应能量流网络特征,针对企业现有信息化系统在物质流和能量流协同方面存在的问题,提出钢铁制造过程的物质流和能量流的协同方法,明确物质流和能量流的耦合应从钢铁制造的单元工位设备与整体流程网络两个层面进行规划、设计和实施,并且指出可从完善信息监控、进行计划协同和调度协同三个方面来实现协同优化.构想基于现有信息系统架构,通过增加相应企业资源计划系统、制造执行系统、能源管理系统等信息系统的功能,以及建立物质流和能量流协同优化信息子系统的方式,以钢铁制造过程的物质流和能量流相关信息的数字化及模型化为支撑,实现制造流程的物质流和能量流协同优化,达成生产优化、资源优化和能源优化的效果.     

钢铁制造流程物质流与能量流协同优化研究进展

钢铁企业具有流程长、能耗高、排放量大等特点,钢铁制造流程物质流与能量流的协同优化是实现高层次系统节能的关键.为此,对钢铁制造流程物质流和能量流优化的研究进展与应用进行了综述,在此基础上阐述了钢铁制造流程物质流与能量流协同优化的主要研究方向,即物质流与能量流的相互影响和协同规律研究、考虑能源约束的生产计划编制和物流与能流...     

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。     

节能、清洁生产、绿色制造与钢铁工业的可持续发展

从产品制造链、商品价值的演变出发，讨论了节能、清洁生产和钢铁工业绿色制造问题，强调了钢铁制造流程系统优化的重要性，指出钢厂环境问题的概念是要通过节能、清洁生产－绿色制造过程逐步实现环境友好。与此同时，讨论了钢厂生产流程过程中的节能、清洁生产问题和钢材及其制品的绿色度问题。最后展望了与钢铁企业有关的生态工业链和未来钢铁企业的角色。     

钢铁制造流程的物质流和能量流协同优化

智能制造和绿色制造已成为制造业的发展趋势,钢铁企业具有资源和能源消耗大、排放高等特点而面临着严峻挑战。为此,运用冶金流程工程和系统工程的原理,对钢铁企业物质流和能量流的协同优化问题进行分析。通过对钢铁企业信息系统 ERP、MES 和 EMS 的分析,从信息流角度阐述了改善钢铁制造流程物质流和能量流的系统协调方法,探讨了基于信息流的物质流和能量流的协同优化机制及可能途径,为从设备单元的过程控制与流程整体生产以及能源管理的不同层面进行物质流和能量流的协同优化提供了思路。     

论钢厂制造过程中能量流行为和能量流网络的构建

 本文对钢厂制造流程动态运行过程的物理本质进行了概要的描述,并在此基础上进一步指出：在钢厂制造流程中,铁素物质流与碳素能量流的关系是相伴而行的,而碳素能量流与铁素物质流的关系则是时合时分的。在钢厂制造流程中,不仅存在着铁素物质流网络及相关的运行程序,而且也存在着与铁素物质流转换有关的能量流网络及其运行程序。本文强调在研究钢厂的能源转换功能的方法时指出,不能停留在物料平衡、热平衡的方法上,而应该以动态的输入-输出概念和能量流网络的概念来进一步推动钢厂节能减排工作。本文还讨论了钢厂能量流运行的动力学机制以及能源管控中心的设计原则。进而从铁素物质流系统和碳素能量流系统提出了一系列钢厂节能减排的着手环节。特别对钢厂“只买煤、不买电、不用燃料油”的内涵与煤气等含能介质“近零”排放作了解释。提出中国钢厂的节能减排应该进入以建立能量流网络——能源管控中心为主要标志的新阶段。     

钢铁制造流程中能源转换机制和能量流网络构建——香山科学会议第356次学术讨论会

香山科学会议第356次学术讨论会于2009年9月8—10日在北京香山饭店召开。殷瑞钰教授、陆钟武教授和干勇教授担任会议执行主席,应邀出席本次会议的相关领域专家、学者48人,分别来自钢铁企业、设计院、高校、科研单位以及国家相关部委。会议主题是“钢铁制造流程中能源转换机制和能量流网络构建的研究”。此次会议的召开,旨在引导中国钢铁界从钢厂三个功能作用充分发挥的视角,     

钢铁企业功能拓展是实现循环经济的有效途径

探讨了循环经济的概念和属性,指出：循环经济是以“3R”为原则、以资源“闭环”利用为特征和“经济”合理为边界条件的经济。钢铁工业是我国新型工业化进程中的支柱产业,同时也应是推进循环经济的优先切入点和重要环节。根据钢铁制造流程的特点、流程演进过程和发展趋势分析表明,钢铁工业实施循环经济存在着巨大潜力,发挥钢厂的三大功能钢铁产品制造、能源转换和社会大宗废弃物处理消纳功能是钢铁企业融入循环经济社会的有效途径。最后讨论了循环经济社会中的钢厂模式。     

钢铁企业轧制计划与能源调度协同优化

钢铁企业物质流网络与能量流网络的协同优化是实现钢铁行业高层次系统节能的关键。钢铁企业在不同工况下煤气的富余量以及蒸汽和电力需求量不同,轧制工序(含加热炉)作为电力和煤气消耗大户,轧制计划的改变会影响能量流网络中能源介质的分配和调度。提出了钢铁流程物质流与能量流协同优化方法,在分时电价的条件下,利用启发式规则调度方法对一天内的轧制单元进行合理的排程,然后用线性规划方法以系统运行能源成本最小为目标函数,建立钢铁企业煤气 蒸汽 电力系统不同工况下的耦合优化调度模型。通过LINGO求解出模型的最优解,得到了轧制单元的最优排程以及不同工况下煤气、蒸汽、电力的最优实时生产调度方案,用于指导实际生产。利用S钢厂实际数据进行实例分析,得出的调度方案可实现煤气 蒸汽 电力系统的最优化分配,系统运行的能源成本降低8.54%,验证了模型的有效性。     

钢铁企业实施绿色制造技术的策略研究

绿色制造是实现可持续发展战略的有效途径。钢铁企业面向新世纪的时代命题之一是走绿色制造的道路。阐述了钢铁企业绿色制造的内涵,分析了钢铁企业实施绿色制造的认识问题,建立了钢铁企业绿色制造的内容体系,提出了钢铁企业实施绿色制造的几个战略。     

首钢绿色低碳炼铁技术的发展与展望

进入新世纪以来,首钢进行了搬迁调整和结构优化。按照新一代可循环绿色低碳钢铁制造工程理念,在河北唐山地区相继建成了首钢股份和首钢京唐两个现代化钢铁制造基地。阐述了首钢炼铁技术绿色低碳发展理念,提出了发展途径和目标,总结了近年来首钢炼铁技术进步和创新实绩。重点论述了烧结料面喷吹蒸汽技术、复合球团制备技术、高比率球团矿高炉冶炼技术以及冶金烟气综合治理与深度净化技术的研究和应用效果。面向未来,结合首钢炼铁技术的发展现状以及绿色低碳发展目标,对首钢炼铁技术的发展趋势进行了探讨和展望。     

转炉-薄板坯流程的产品开发与工艺优化

介绍了薄板坯连铸连轧技术的发展、冶金特点与钢水质量控制、品种开发、生产工艺优化。薄板坯连铸连轧的产品特点是晶粒细小、强度高、钢质纯净、性能均匀,适宜生产各种高强度钢板。应根据薄板坯连铸连轧生产钢种的不同要求,对转炉一薄板连铸连轧生产工艺流程进行合理的优化,提高产品质量,扩大生产品种。研究开发和推广应用复吹转炉高效冶炼技术、薄板坯连铸机高拉速技术与铁素体区润滑轧制技术,大量生产薄规格品种,实现以热代冷是今后薄板坯品种开发和工艺优化的核心技术。     

建立新一代钢厂精准设计评价指标体系的研究

新一代钢厂的设计水平对钢厂的实际运行水平具有决定性的影响.为了提高新一代钢厂的精准设计水平,按照系统性、层次性等原则建立了新一代钢厂精准设计评价指标体系.指标体系包含49个末端指标和16个中间指标,分为经济投资水平、工艺设备水平、流程运行高效化、生态化水平四大类指标.该指标体系能反映新一代钢铁制造流程装备、工艺先进、流...     

我国耐火材料工业在新世纪战略发展的思考

21世纪前20余年将是我国耐火材料工业结构优化时期，耐火材料企业将重新组合，进行技术改造，使品种结构有根本改变。重要的战略措施是：立足我国耐火材料资源优势，发展优质合成原料和高效功能材料以适应高温技术发展的新要求。     

实现绿色特钢制造的思考

对于特殊钢企业的制造过程,"绿色"理念体现在高效的生产制造过程、物资的循环利用、废弃物的利用、绿色产品的开发与服务、能源与物资利用率的提高和有害物质的排放控制等6个主要方面.宝钢特殊钢分公司在这些方面做了一些工作.如绿色产品的开发上,开发了绿色环保型的含硫易切削钢替代含铅型易切削钢及49MnvS3、35Mn2SiV、F35MnVN等一批非调钢;在有害物质控制排放上应用了酸处理、粉尘控制等新技术,开发了绿色环保渣系列.同时还提出了思考,在提高能源与资源利用效率上可以开展以下工作:特殊钢金属料结构不断优化;天然气替代煤气后的加热效率基础性研究;扩大连铸品种,降低工序消耗;以轧代锻工艺和热送工艺.