炼钢?连铸生产调度的研究进展

针对炼钢?连铸过程的生产调度问题,首先,对生产调度问题的研究方法进行了总结和评述,梳理了各类方法的特点及适用范围;其次,介绍了当前国内外钢厂典型计算机辅助调度系统的一些案例,并讨论分析其特点;最后,在以往研究的基础上,对未来炼钢?连铸过程生产调度问题的研究思路和方法提出了建议,针对静态调度提出了“规则+算法”的研究思路,以国内某特钢厂为例,提出了基于钢厂生产模式优化的调度模型构建方法;针对动态调度提出“多工序协同”的研究思路,提出了基于多智能体的炼钢?连铸过程多工序工艺、质量与调度的协同控制的研究方法。优化高效的建模及求解方法是解决生产调度问题的重要手段之一,旨在改善当前钢厂生产计划编制水平、提高生产计划的可执行性、加强现场实时调控,对实现炼钢?连铸过程稳定化、有序化、连续化运行具有重要意义。      

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–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。      

炼钢连铸生产及调度过程分析

当前,大部分炼钢厂都选择通过多个炉次、多个浇次完成炼钢连铸生产,表示炼钢连铸生产作业同时涉及到了多台连铸机、精炼炉、转炉,炼钢厂在确保炼钢连铸生产应用工艺及流程科学程度的基础上,有必要采取一定的炼钢连铸生产调度方式。为此,首先阐述了炉次及浇次定义、炼钢连铸生产关键条件、炼钢连铸生产调度需求,其次分析了炼钢连铸生产过程及炼钢连铸生产调度过程,以期为炼钢连铸生产及调度提供参考思路。     

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.      

应用改进遗传算法求解炼钢连铸生产调度问题

炼钢连铸制造流程是一个复杂的多阶段、多产品生产过程,其生产调度问题可建模为车间调度问题.提出一个改进遗传算法求解炼钢连铸生产调度问题.改进包括三个方面:基于排序的适应度分配、基于排序的工件过滤交叉算子和基于指数关系的变异率曲线.经24个benchmark的比较测试表明,改进遗传算法比传统遗传算法的寻优能力更强.通过16个生产计划和6个处理工序的炼钢连铸生产调度实例计算结果表明,改进遗传算法是有效的.     

“炼钢厂多工序运行协同控制关键技术研发与应用”项目科技成果评价会成功召开

正2021年1月8日,中国金属学会在北京组织召开了由北京科技大学和山东莱芜钢铁集团银山型钢有限公司两家单位共同完成的"炼钢厂多工序运行协同控制关键技术研发与应用"项目科技成果评价会。为促进钢铁行业高质量发展,《中国制造2025》提出需着力推动大数据、云计算、人工智能等技术在钢铁工业的应用,着力解决钢铁制造流程单工序工艺的优化完善与多工序运行的协同控制问题,实现炼钢厂智能化生产。     

含加工等待和工序跳跃的炼钢-连铸调度方法

现有的钢铁冶炼生产过程广泛存在精炼工艺不同和设备转运时间可变的限制条件,目前的炼钢-连铸调度多面向单工序路径生产进行分析和建模,未解决实际应用与投产问题。针对国内某大型炼钢厂炼钢-连铸过程中精炼工艺路径不同和相邻炉次之间存在设备转运时间的问题,建立了符合实际的优化调度模型,且为处理加工等待和工序跳跃的子问题提出了前向法,为处理连铸工序无等待时间的子问题提出了反向法,同时以冶炼的最大完工时间为优化指标,通过制定排程方案验证前向-反向法。排程甘特图表明,本文的方法避免了错排程和重叠排程,能有效指导生产,证明了该方法是可行和有效的。     

基于“炉?机对应”的炼钢?连铸生产调度问题遗传优化模型

针对炼钢?连铸过程因车间布局复杂造成工序间钢水交叉供应频繁、等待时间过长以及天车调度困难等问题,本文建立以计划内所有炉次总等待时间最小为优化目标的炼钢?连铸过程生产调度模型,并采用改进的遗传算法求解该模型。在遗传操作过程中,引入“炉?机对应”调控策略以改善初始种群质量,并根据转炉（精炼）与连铸作业周期的比较,来确定是否对个体进行交叉、变异操作。以国内某中大型炼钢厂主要生产模式下的实际生产计划为仿真算例进行实验,结果表明:本文提出的基于“炉?机对应”的改进遗传算法的性能显著优于基本遗传算法及启发式算法,针对炼钢厂产量占比超过80%的主要生产模式4BOF?3CCM下的算例1,优化了生产过程等待时间,工序间最长等待时间由77 min减小到54 min;炉?机匹配程度也明显提高,3号精炼炉去往3号连铸机的钢水比例由25%提升到67%,减少了个别炉次由于设备随机指派造成的工序设备间对应关系不明确及由于生产路径不合理造成等待时间过长的现象,为研究炼钢厂复杂生产调度问题提供了一种高效的解决方案。      

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。     

炼钢连铸动态调度子系统及其应用研究

炼钢连铸生产调度是钢铁企业MES的重要组成部分。在生产调度的过程中存在许多突变和不确定性因素，怎样及时有效进行动态调度，是炼钢连铸调度成败的关键。本文提出了人机协调、多种方法组合、四维一体综合集成的动态调度方案，并在开发炼钢连铸调度系统中得到了具体的应用。     

特殊钢厂炼钢-连铸调度模型

针对特殊钢厂的炼钢-连铸调度问题,建立了多目标调度模型.在模型求解过程中,对静态调度策略和动态调度策略进行了探讨.在静态调度部分,结合炼钢厂运行原则,并根据炼钢炉和连铸机作业周期的不同对应关系,对生产模式进行了分类,给出了相应的求解方法.在动态调度部分,给出了基于规则的动态调度策略以及具体的时间调整方法.最后,根据某转炉特殊钢厂的实际生产状况,在三台连铸机同时生产的情形下,对三个浇次的调度计划进行了仿真计算.通过与实际生产数据的比较,表明所采用方法的有效性.      

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耦合调度。提出了解决协同优化模型构建和求解的关键在于科学的物质流与能量流协同表征方法、生产计划与能源计划时间粒度的统一和智能算法的优化。     

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。     

人机交互调整炼钢连铸调度计划

炼钢连铸生产计划调度系统是钢铁企业制造执行系统的重要组成部分,在企业的生产管理中起着承上启下的作用。本文提出了一种图形化动态调整炼钢连铸计划的人机交互方法,可以极大地提高计划编制的效率,并保证计划的规范性。