基于一体化生产的炼钢-连铸-热轧动态调度仿真系统

根据炼钢-连铸-热轧一体化生产计划与调度的特点,提出了一体化生产下炼钢-连铸-热轧的动态调度问题,并在此基础上分析了炼钢-连铸过程中的生产扰动。基于生产扰动问题,提出了炼钢-连铸-热轧一体化动态调度策略,并依此建立了炼钢-连铸-热轧一体化动态调度仿真系统。最后对实际生产中常见的"追加计划"进行了仿真,系统分别对炼钢-连铸计划、轧制和加热炉计划进行了动态调度。结果表明,该系统能够依据扰动,动态调整生产计划,保证生产稳定顺行。     

炼钢与热轧调度方案动态协调方法研究

为解决炼钢-连铸与热轧生产调度方案之间协同联动、保障连续生产的问题,提出以炼钢-连铸为动态调度主体、以热轧为辅助协调的动态协调策略,将炼钢与热轧调度的动态协调问题分解为两个子问题,以最大化每一炉次浇铸完工时间的一致性、最小化板坯连轧惩罚值以及最小化板坯轧制时间差异为优化目标,建立炼钢-连铸动态调度模型及热轧动态协调模型。通过炼钢-连铸动态调度算法最小化出坯时间差异,再通过热轧动态协调方法对不同送坯工艺要求的板坯进行轧制方案调整。仿真实验表明本文提出的模型和算法是可行的和有效的。     

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.      

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。      

考虑铸轧协调的炼钢-连铸-热轧一体化生产计划

 炼钢-连铸-热轧生产计划编制是一个多目标、多约束的复杂组合优化问题。从有利于多工序生产组织的角度,提出了一种可分工序独立编制工序计划,并且按铸轧衔接关系进行系统协调的一体化生产计划编制方法。即首先以铸坯作为热轧与炼钢-连铸不同工序生产阶段统一的生产计划对象,并将炼钢、连铸与热轧的生产目标和约束进行归类抽象,使得炼钢炉次计划、连铸浇次计划和热轧单元计划的制定模型具有内在的逻辑相关性;以缩小铸轧时间差作为铸轧界面衔接关系的协调控制目标,来优化连铸与热轧之间的生产衔接,进而获得一体化生产计划。采用某钢厂的生产订单数据和生产计划目标、约束条件,通过模型仿真计算与生产实绩数据的对比检验了该一体化生产计划编制方法的有效性。     

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.      

钢铁生产过程动态调度综述

钢铁制造是典型的流程工业,其复杂生产流程中的多重不确定性为生产调度带来了巨大挑战。面向不确定事件扰动,如何制定动态调度策略实现快速响应,是钢铁企业亟需解决的实际问题。现有研究针对炼铁、炼钢-连铸、热轧、炼钢-连铸-热轧一体化调度等多种调度场景,提出了基于Petri网、启发式算法、数学规划、动态约束满足、人机交互、案例推理、鲁棒和模糊优化等各类方法的大量动态调度方法。针对钢铁动态调度这一领域展开综述,介绍钢铁生产的主要流程及其动态扰动因素,回顾钢铁制造过程中各生产环节的动态调度研究,总结现有的动态调度方法,分析钢铁行业的实际需求与现有研究的局限,提出知识和数据驱动的高性能动态调度算法、全流程多工序协同的动态调度问题及方法、可配置的决策支持系统等亟待解决的关键科学问题与待探索的研究方向。     

基于机器学习的炼钢-连铸生产调度方法

近年来,机器学习作为人工智能最活跃的分支得到突飞猛进的发展。炼钢-连铸作为钢铁制造全流程中的关键环节,其生产调度问题具有约束复杂和强不确定性等难点。在回顾数据驱动的生产调度方法的基础上,探讨了基于机器学习计算的炼钢-连铸调度方法涉及的主要研究内容,并提出了一种集成算法框架。该框架基于机器学习算法,通过期望指标预测器、调度规则挖掘器、滚动优化算法等模块实现调度过程智能化寻优。最后,对本文工作进行了总结,针对炼钢-连铸调度特点,对强化学习方法的应用提出展望。     

钢铁制造流程“界面”技术与界面能量损失分析

 从钢铁制造流程的特点出发,阐述了“界面”技术的必要性及“界面”技术的内涵,并指出炼铁-炼钢“界面”、炼钢-连铸“界面”和连铸-热轧“界面”的物质流运行优化及界面功能匹配集成对降低全流程能耗、物耗、降低成本和促进环保具有重要的作用,以期引起钢铁行业从业者尤其是管理者的重视。还针对年产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热损失情况,并剖析了不同条件下工序之间“界面”过程的能量损失情况。最后指出优化炼铁-炼钢“界面”的铁水运输、炼钢-连铸“界面”的钢包周转和连铸-热轧“界面”的铸坯输送是减少流程热损失的工作重点,同时还应重视热轧结束时热轧材的余热回收利用技术开发。     

酒钢宏兴炼钢一工序三炉对四机生产组织模式的实践

在对酒钢宏兴炼钢一工序脱硫-炼钢-精炼-连铸工序时间参数进行分析研究与实践中得知，工艺流程和生产协调匹配、生产模式的合理与否，直接影响生产系统运行效率。生产模式决定着系统运行效率，因此，制定了该广三炉对四机的生产组织模式的调控方案，确定了生产组织模式的调度模型，为全流程更好的衔接匹配奠定了基础。     

专用炉模式下加热炉群混装一体化生产

分析了连铸-热轧区段混装一体化生产和加热炉群生产模式,并在此基础上建立了混装一体化生产下加热炉群调度模型.模型在满足加热炉生产工艺的基础上充分考虑了板坯进入加热炉前的等待时间和轧机空闲时间.采用禁忌搜索算法对模型进行了求解.最后,针对大批量少品种和小批量多品种两组板坯对某钢厂1580mm轧线非专用炉模式与专用炉模式分别进行了仿真.仿真结果表明连铸-热轧区段采用专用炉模式生产比传统的非专用炉模式生产能够明显提高加热炉热效率.      

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。     

炼钢-连铸-热轧集成批量计划因素分析

炼钢－连铸－热轧的集成生产批量计划是集成生产计划（调度）的关键问题之一,在对炼钢－连铸－热轧的集成生产工艺和生产管理与伎冷装工艺及生产管理的对比分析基础上,对炼网－连铸－热轧的集成生产批量计划的问题特征进行了分析,为建立炼钢－连铸－热轧的集成生产批量计划的数学模型提供基础。     

适用于转炉-薄板坯连铸钢厂的合理炉外精炼工艺的探讨

转炉薄板坯连铸钢厂采用LF炉外精炼工艺,其生产节奏与转炉炼钢和薄板坯连铸不相适应。生产冷轧钢种时还存在钢液w（[Si]）、w（[N]）偏高而影响钢材冷加工性能的问题。转炉薄板坯连铸钢厂的炉外精炼应主要采用CAS和RH精炼工艺,对于绝大多数热轧类钢种,可以通过铁水脱硫预处理、抑制转炉炼钢回硫、转炉出钢脱硫等方法生产出硫含量符合要求的铸坯。对冷轧类钢种可采用传统流程炉外精炼工艺,即根据钢种碳含量要求和用途,选择采用RH或CAS。     

钢铁企业工序能力匹配关系思考

针对高炉→转炉→热轧→冷轧流程,分析了工序能力和物流匹配的关系,提出了炼铁工序能力〈炼钢工序能力〈热轧工序能力〉冷轧工序能力;其中铁钢比0.90-0.96,热轧和冷轧间的匹配程度为1∶（0.4-0.8）。炼钢厂内精炼能力〉冶炼能力〉连铸能力;轧钢厂内热轧能力≥加热炉能力,冷轧能力〉深加工能力。为满足流程匹配关系,需开发＂铁-铸-轧一体化＂的生产管理系统和冷区网络化物流管理模型。     

炼钢-连铸生产智能调度的二层规划方法(上)

炼钢-连铸生产计划分为生产批量计划和生产时间计划两类。传统的方法是将原本密切相关的两类计划单独编制,导致编制炼钢-连铸生产计划时,在优化目标的设置和优化变量的选取等方面出现缺乏全局性考量的问题。作者分析了炼钢-连铸生产调度的层次性特点,将求取两类计划的问题描述为一种具有二层递阶结构的决策优化问题,在同一模型中针对两类计划展开研究,建立了基于二层规划的智能调度模型。其中,上层规划解决浇次组合、排序和分配问题;下层规划解决在浇次计划已知的前提下寻求优化的生产时间计划问题。应用遗传算法分别求解二层规划中的上、下层子问题。仿真算例表明了该智能调度二层规划方法的有效性。     

炼钢-连铸-热轧间的衔接

从转炉和铸机配置、精炼装置选型和铸坯输送方式等方面探讨了炼钢-连铸-热轧间衔接环节的工程设计，分析了热送热装下的衔接问题，计算了不同温度下的铸坯合理库存。基于对连铸-热轧不同衔接方式下广义“活套”容量的比较，指出钢铁制造流程正在向“活套”容量最小化方向发展。     

基于冶炼设备故障的炼钢-连铸重调度

针对炼钢-连铸生产过程中某一冶炼设备发生故障之后的重调度问题,为保证生产的稳定性,减少重调度方案相对于初始调度方案的变化程度,以开始作业时间、作业周期和设备指派的加权差异度最小化为目标,采用数学规划方法建立了重调度模型。通过分析炼钢厂生产运行模式和生产工艺过程,提出了由基于“炉-机对应”调度策略的设备指派算法和基于工序柔性缓冲调控策略的时间调整算法两部分组成的重调度算法。以国内某中大型炼钢厂炼钢-连铸实际生产中经常发生的转炉设备故障或精炼炉设备故障问题为仿真案例进行研究,结果表明,调度前/后开始作业时间、作业周期与设备指派的总加权差异度分别为0.29、1.43和1.21,可有效保持重调度方案与初始调度方案的一致性,保证生产的稳定性,且求解时间均小于0.6 s,能够针对冶炼设备发生故障后的重调度问题快速给出较优的解决方案,在冶炼设备故障频发的实际生产过程中能够保证炼钢-连铸有序、稳定、高效运行。     

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。     

面向节能降耗的炼钢-连铸生产调度模型及求解

炼钢-连铸生产是等待时间受限的混合流水车间生产过程。当前,产能已不是瓶颈,所以笔者不以计划的总完工时间最小和产量最大为目标,而以节能降耗、质量可靠、生产有序为优化目标,设计出炼钢-连铸生产过程调度模型,并用基于2-opt的邻域搜索策略进行迭代求解,解决实际生产调度问题,制定出转炉和连铸机的时刻表计划。通过实例仿真,验证了该解决方案具有求解迅速、适于动态调度的特点。