炼钢厂运行控制

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1、炼钢厂的运行控制炼钢厂的运行控制刘刘 青青北京科技大学冶金学院炼钢研究所Date1炼钢厂的运行控制理论与技术概概 要要1 1、前言、前言2 2、报告内容、报告内容Date2炼钢厂的运行控制理论与技术一、前言：一、前言：1、背景2、研究流程：转炉吹氩/喂丝连铸机小型棒材/高速线材轧机Date3炼钢厂的运行控制理论与技术钢铁制造流程 多维物流管制钢铁制造流程的 解析与集成“推”“缓冲”“拉” 宏观 动力学钢铁制造过程工程钢铁制造过程工程研究的主要内容方法理论调控策略Date4炼钢厂的运行控制理论与技术图2.7 高炉转炉轧钢流程的演进 Date5炼钢厂的运行控制理论与技术图2.8 炼钢区段轧钢区段演

2、进的“梯形”“倒梯形”关系 Date6炼钢厂的运行控制理论与技术二、报告内容：二、报告内容：炼钢厂的运行控制技术炼钢厂的运行控制技术Date7炼钢厂的运行控制理论与技术Date8炼钢厂的运行控制理论与技术1、系统运行的原则与调控策略2、过程的时间、温度参数解析3、生产能力的解析4、炼钢连铸生产模式的优化5、温度制度的优化6、生产组织与生产控制7、钢包运转的解析与优化8、中间包运转的解析与优化9 9、计算机辅助生产调度系统、计算机辅助生产调度系统炼钢厂系统的优化与控制技术炼钢厂系统的优化与控制技术Date9炼钢厂的运行控制理论与技术图2.1 八钢转炉炼钢厂车间平面布置示意图1 2烘烤位东西转炉垮

3、 LD：20t3 混铁炉：300t 天车：3部CC 1CC2CC3中包存放区连 铸 工 序LF1LF2废钢存放区混 铁 炉渣位辅料存放区 Ar1LD2Ar2LD1中包砌包区备用品存放区3 4 5 6坯库1坯库3坯库2修炉 区LD3精炼工序钢包炉 LF：25t2 天车：4连铸垮 CC1: 3 strand 150150 mm2 CC2: 3 strand 150150 mm2 CC3:3 strand 150150 mm2天车：2部修包位Date10炼钢厂的运行控制理论与技术图2.2 新疆八钢炼钢厂物质流运行图连 铸 工 序精炼工序修包位LF1LF2修炉 区废钢存放区混铁炉渣位辅料存放区 Ar1

4、炼钢 工序LD2Ar2LD1中包砌包区中包存放区备用品存放区3 4 5 61 2烘烤位坯库1坯库3坯库2连铸垮 CC1: 3 strand 120120 mm2 CC2: 2 strand 150150 mm2 CC3:3 strand 150150 mm2天车：2部转炉垮 LD：15t2 混铁炉：300t 天车：3部钢包炉 LF：25t2 天车：4部东西CC1CC2CC3铁 水废 钢合金及渣料钢 水钢 水连 铸 钢 水连铸坯输出输出输出钢水Date11炼钢厂的运行控制理论与技术1. 高效连铸炼钢厂过程时间温度的研究1.1 制造过程的时间构成1.2 炼钢连铸过程的时间参数解析1.3 炼钢连铸过

5、程的温度参数解析1.4 高效连铸炼钢厂过程时间温度的协调控制1.5 转炉炼钢工序过程时间参数的解析与优化Date12炼钢厂的运行控制理论与技术1.1 制造过程的时间构成1.1.1 必要基本时间1.1.2 多余时间1.1.3 无效时间 1.2 炼钢连铸过程的时间参数解析1.2.1 时间的二重性1.2.2 时间的表现形式：时间点、时间位、时间域、时间序、时间周期/节奏Date13炼钢厂的运行控制理论与技术1.2.3 转炉炼钢工序过程的时间参数解析 返回Date14炼钢厂的运行控制理论与技术1.2.4 高效连铸转炉炼钢厂过程时间参数解析的部分结果 Date15炼钢厂的运行控制理论与技术1.3 高效连

6、铸转炉炼钢厂过程温度参数解析的部分结果 Date16炼钢厂的运行控制理论与技术1.4 高效连铸炼钢厂过程时间温度的协调控制 Date17炼钢厂的运行控制理论与技术1.5 转炉炼钢工序过程时间参数的解析与优化 转炉静态控制模型得出：吹氧时间为12.40.1min；结合过程解析提出合理的冶炼周期：19min34s。Date18炼钢厂的运行控制理论与技术2、高效连铸转炉炼钢厂年产能力的分析 2.1 转炉炼钢工序生产能力的确定2.1.1 转炉小时生产能力的确定2.1.2 转炉年产能力的确定 Date19炼钢厂的运行控制理论与技术Date20炼钢厂的运行控制理论与技术Date21炼钢厂的运行控制理论与技

7、术2、高效连铸转炉炼钢厂年产能力的分析 2.2 连铸工序生产能力的确定2.2.1 连铸机小时浇钢能力的确定2.2.2 连铸机年产能力的确定 Date22炼钢厂的运行控制理论与技术图4.13 120mm120mm 4流连铸机拉速和年产量的关系Date23炼钢厂的运行控制理论与技术2、高效连铸转炉炼钢厂年产能力的分析 2.3 连浇炉数与炼钢厂年产量的关系2.3.1 连铸机单位时间生产能力2.3.2 连铸机年产量的确定 Date24炼钢厂的运行控制理论与技术图4.23 与80t转炉匹配的铸机年产量、连浇炉数与1炉钢水浇注时间的关系 Date25炼钢厂的运行控制理论与技术3. 炼钢厂系统的运行原则与调

8、控策略3.1. 炼钢系统运行优化的理论基础 系统运行宏观动力学（钢铁制造过程工程调控策略） 不同系统层次的表现形式：（1）BFCCM；（2）BOFCCM；目标：“缓冲”，结果：均衡、快速、连续运行。Date26炼钢厂的运行控制理论与技术图5.1 炼钢厂运行优化的逻辑与实现关系炼 钢 厂 的 运 行 优 化生 产 的 稳 定 性生 产 的 有 序 性生 产 的 高 效 性生 产 的 连 续 性炉机对应 原 则能耗最小 原 则拉速决定 流量原则连浇原则Date27炼钢厂的运行控制理论与技术3.2 系统运行的原则（1） “炉机对应” 原则 幻灯片 83（2） “能耗最小”原则 幻灯片 84（3）“拉

9、速决定流量”原则 幻灯片 85（4） “连浇” 原则 幻灯片 86Date28炼钢厂的运行控制理论与技术3. 3 系统调控的策略（1） 炼钢过程系统调控策略（2） 调控策略的表现形式 Date29炼钢厂的运行控制理论与技术图5.6 炼钢系统运行优化的层次与指导策略Date30炼钢厂的运行控制理论与技术4. 炼钢连铸生产过程模式的优化4.1 生产模式在炼钢系统运行过程中的地位及其逻辑关系 返回 Date31炼钢厂的运行控制理论与技术4.2 高效连铸工厂生产模式优化的方案 Date32炼钢厂的运行控制理论与技术LD1LD2吹氩Ar/喂丝2吹氩Ar/喂丝1CC3CC2CC1图6.8 八钢转炉炼钢厂优

10、化后的生产模式Date33炼钢厂的运行控制理论与技术Date34炼钢厂的运行控制理论与技术Date35炼钢厂的运行控制理论与技术4.3 生产模式的优化幻灯片 19（1）车间平面布置趋向合理、简洁；（2）工序缓冲趋向合理、有效；（3）工序运行趋向高效、优化。 Date36炼钢厂的运行控制理论与技术5. 温度制度的优化5.1 连铸机浇注温度的确定5.2 转炉出钢温度的确定 Date37炼钢厂的运行控制理论与技术Date38炼钢厂的运行控制理论与技术6. 生产过程组织与生产控制对炼钢系统的运行控制而言，是在系统运行的炉机对应原则和能耗最小原则的基础上，以拉速决定流量原则和连浇原则为指针，以系统调控策

11、略为尺度，在解析炼钢系统运行过程的时间参数、温度参数和物质量参数的基础上进行综合集成，确立合理的时钟推进计划，通过实施对各工序的运行控制，将炼钢系统生产过程组织与生产控制全面展开，逐步实现系统的优化运行。生产过程组织与生产控制既是实施系统运行控制的内容，又是优化系统运行的形式。 Date39炼钢厂的运行控制理论与技术6. 1 时钟推进计划与炼钢系统运行控制的关系 本文第5章中描述了炼钢系统运行优化的层次与指导策略，其在炼钢厂运行控制中的体现是，在系统层面上要应用运行原则“创立”优化运行的“范围”，在系统层面与工序层面之间要运用系统调控策略“建立”优化运行的“关系”，在工序层面要进行功能的解析优

12、化“形成”优化运行的“过程”，上述的“范围”、“关系”、“过程”相结合构成优化系统运行的“体系”。需要强调的是，上述系统运行的优化、控制均是以时间参数为基础不断深入展开的。 在深入解析炼钢系统运行过程的时间参数、温度参数和物质量参数的基础上进行综合集成，提炼系统物流运行规律，在炼钢连铸生产过程中，根据时钟推进生产计划，并通过进行生产过程组织和生产控制来实现对炼钢系统的运行控制。Date40炼钢厂的运行控制理论与技术6.2 转炉连铸机协同化运行 本文第5章中阐述了炼钢系统运行的原则，其中拉速决定流量原则和连浇原则是从系统运行的高效性（快速性）和连续性角度对应系统运行优化高级阶段的指导原则。因此，

13、在优化系统运行的过程当中，要立足于以连铸工序运行的高速化带动炼钢工序运行的高效化。 Date41炼钢厂的运行控制理论与技术6.3 生产过程组织6.4 生产控制 6.5 应用方案【首钢第三炼钢厂 】Date42炼钢厂的运行控制理论与技术7. 钢包运转的解析与优化 图6.15 钢包转运过程的物理模型Date43炼钢厂的运行控制理论与技术7.1 钢包转运过程解析Date44炼钢厂的运行控制理论与技术Date45炼钢厂的运行控制理论与技术7.2 钢包转运过程时间参数的数学描述 Date46炼钢厂的运行控制理论与技术7.3 钢包转运过程的“柔性时间” Date47炼钢厂的运行控制理论与技术7.4 钢包使

14、用个数的 3 种计算方法 （1）产量计算法：（2）时间计算法：（3）周期匹配法： Date48炼钢厂的运行控制理论与技术7.5 钢包运转的优化 （1）从工序运行关系方面：减少柔性时间（2）从工序制造过程方面：优化工序功能，提高运行水平Date49炼钢厂的运行控制理论与技术Date50炼钢厂的运行控制理论与技术8. 中间包运转的解析与优化8.1 中间包运转过程的时间解析8.2 中间包转运过程时间参数的数学描述8.3 中间包转运过程的“柔性时间”8.4 中间包使用个数的2种计算方法 Date51炼钢厂的运行控制理论与技术Date52炼钢厂的运行控制理论与技术调度系统的地位钢铁企业信息化层次图 Da

15、te53炼钢厂的运行控制理论与技术9. 炼钢厂计算机辅助生产调度系统（CAPSS）的研究与开发9.1 生产调度系统的特点9.2 调度系统的任务9.3 调度系统的功能：（1）生产计划的分解； （2）动态监控（实时监督、平衡协调）； （3）统计报表。Date54炼钢厂的运行控制理论与技术9.4 计算机调度系统的结构 Date55炼钢厂的运行控制理论与技术9.5 全连铸生产调度系统的核心问题是全面贯彻系炼钢统运行的炉机对应原则、能耗最小原则、拉速决定流量原则和连浇原则。确立以连铸为中心的生产组织原则，在充分发挥连铸工序生产能力的前提下，根据连铸、二次冶金、炼钢工序的约束条件，合理组织生产，优化生产钢种的工艺路径，确保系统连浇与各工序资源的可调度，减少生产过程温降和不良因素的介入，合理安排设备维护及检修计划，及时处理各类故障，努力实现各工序运行的协调匹配，保证全连铸生产的顺行。 Date56炼钢厂的运行控制理论与技术9.6 全连铸生产调度系统的研究内容： （1） 炼钢厂生产过程数据的获取、分析与处理；（2） 对各工序运行过程中物流基本参数相互影响的分析及