基于甘特图的钢包运行控制模型研究

以S炼钢厂钢包为研究对象,解析钢包周转模式和不同钢水精炼工艺的周转周期;运用甘特图模拟出1台连铸机浇注时的钢包周转甘特图并分析其钢包运行特点,提出单浇次的钢包数量计算模型和周转率计算模型;模拟出3台连铸机同时浇注重叠时间大于钢包周转周期甘特图,研究重叠时间分别大于、介于和小于各连铸机钢包周转周期的钢包互用特点。研究结果表明:当先停浇的连铸机在浇次重叠时间内浇注的钢包数小于周转钢包数时,可有效减少钢包周转数量和提高钢包周转率,最终提出不同重叠时间条件下的钢包数量计算模型和周转率计算模型。     

基于浇次计划的钢包周转数量计算模型

为实现炼钢生产的组织优化,提出合理的钢包周转数量计算模型,以Q炼钢厂钢包为研究对象,解析钢包周转过程和时间,采用甘特图方法模拟出单浇次和多浇次生产的钢包周转甘特图,针对浇次计划与钢包周转数量的关系进行研究,提出浇次重合时间不同下的钢包周转数量计算模型,并利用仿真方法验证了模型的准确性。研究表明：调整浇次开浇时间可优化钢包周转数量1~2个,对炼钢厂生产组织优化有重要指导意义。     

基于“炉-机匹配”的炼钢-连铸过程多工序运行仿真

为探究"炉-机匹配"模式对炼钢-连铸过程多工序运行的影响,以国内某无精炼跨中型炼钢厂为研究对象,首先,采用Plant Simulation软件构建考虑天车运行约束的炼钢-连铸过程多工序运行仿真模型,并阐述天车作业冲突的消解策略;其次,针对不同连铸机停机的"四炉对三机"生产组织模式,归纳4类"炉-机匹配"模式,并应用基于"炉-机匹配"模式(改进的和未改进的)启发式算法求解不同连铸机停机的4个实际生产计划的调度方案;最后,运用仿真模型对所得调度方案进行仿真,得到天车运行约束下的调度方案,并与实际人工调度方案进行对比。选取生产计划总作业时间、钢包总周转数量、工序间传搁时间以及浇次开浇时间最大偏离量作为调度方案的评价指标,并提出评价指标优劣的综合判定方法。研究结果表明:相比于未优化的调度方案和实际调度方案,基于"炉-机匹配"模式优化的调度方案中生产计划加权总作业时间分别减少13.6 min和4.5 min,炉次从转炉工序到LF精炼工序的加权平均传搁时间分别减少1.3 min和1.2 min,炉次从LF精炼工序到连铸工序的加权平均传搁时间分别减少1.5 min和0.4 min,所有炉次的工序间传搁时间处于合理范围内,此外,4个生产计划的开浇时间最大偏离量也处于可接受范围内,某一生产计划的钢包总周转数减少1个。     

炼钢厂钢包周转率的影响因素

针对某炼钢厂生产流程建立钢包周转过程仿真模型,对影响钢包周转率的热修时间、生产钢种和修包包龄等因素进行仿真研究.仿真结果表明:热修时间增加,钢包周转率下降,当日产45炉典型钢种,热修时间在0～20 min范围内钢包周转率为6.43,而当热修时间为50～60 min时钢包周转率为5.0;生产不同钢种的钢包周转率差别较大,日产41～50炉的SPHC钢种时,钢包周转率最大值为6.28,最小值为5.63,而生产同样炉数的X70钢种时钢包周转率最大值为5.0,最小值为4.55;修包包龄增加,钢包周转率提高,日产48炉典型钢种,修包包龄为40次时钢包周转率为4.0,修包包龄为45次钢包周转率达极限值6.86.     

基于钢包运行稳定性的炼钢厂生产计划优化

针对炼钢厂在不满负荷生产的情况下,缺少相应指导原则编排生产计划的问题,提出一种基于钢包运行稳定性的生产计划优化方法.首先,通过对炼钢厂钢包周转过程的分析,提出在线运行钢包个数的计算方法.然后,分别针对单台铸机和两台铸机顺序开浇的两种情况,分析生产计划对钢包运行状态的影响,建立计算模型.以某炼钢厂生产计划为例进行解析,并以钢包运行稳定性为评价参数,利用遗传算法对生产计划进行优化.结果表明,优化的生产计划可以减少钢包使用个数及其温度波动,减少烘烤煤气消耗量和降低转炉出钢温度,提高钢水温度的控制水平.     

炼钢厂连铸机的开浇时间决策优化模型

针对炼钢厂连铸机开浇时是否连浇以及开浇时间确定等问题,从钢厂生产线上待加工的铁水/钢水金属资源平衡的角度,建立了以连铸生产总效益最大为目标函数的连铸机开浇决策的混合整数规划模型,并用基于MATLAB软件的YALMIP优化工具进行模型的求解.针对某钢厂的实际情况进行模型的应用测试,结果表明:模型可以优化决策连铸机各浇次的开浇时间,有助于编制合理的炼钢厂生产调度作业计划,稳定各班次之间的生产条件,降低生产线上的积压金属量,为炼钢厂连铸机的有序开浇提供了技术手段.     

中间包水口快换方法的改进

通过水口快换方法的改进,能提高浇铸过程中的连拉炉数,防止钢水被二次氧化,减少不必要的事故停浇。     

交换钢包过程对IF钢连铸板坯表层洁净度的影响

采用ASPEX扫描电镜中的自动特征分析功能研究了交换钢包过程(取样浇次第4、5炉)对IF钢连铸板坯表层的洁净度的影响,且对比研究了交换钢包过程浇铸铸坯(交接坯)与正常浇铸铸坯(正常坯)的表层洁净度.结果表明:正常坯与交接坯中尺寸大于20μm的表层夹杂物可分为三类:(1)簇群状Al2O3(包括气泡+簇群状Al2O3);(2)簇群状TiOx--Al2O3夹杂物;(3)保护渣夹杂物.正常坯表层的大型夹杂物主要为簇群状Al2O3,没有检测到保护渣夹杂物.换包开浇后铸坯总氧质量分数从14×10-6增至17×10-6,交接坯表层检测到较多的第2夹杂物,说明钢包开浇后钢水被轻微氧化.此外,钢包开浇后剧烈的液面波动也导致了保护渣的卷入.在当前工艺下,换包对IF钢铸坯表层洁净度的影响长度约为11m.     

攀钢炼钢生产物流仿真分析

以攀钢提钒炼钢厂全连铸改造后的生产调度问题为应用背景,研究了炼钢生产物流系统的仿真建模与仿真运行问题;根据攀钢现流程生产物流的输入条件进行了仿真试验.对全连铸后的正常生产以及存在转炉检修的生产条件下进行的仿真试验表明:在正常铁水供应条件下,为保证连浇,3台连铸机不能同时开浇.所采用的炼钢生产物流仿真系统可对攀钢全连铸生产物流进行仿真,并可通过仿真对生产计划进行调整和优化,获得合理的炉机匹配方案.     

连铸机故障时融合炉次重分配的炼钢-连铸生产重调度

在炼钢-连铸生产过程中,连铸机故障会导致当前生产计划不可行,需要为故障机上未完成炉次重新分配连铸机和浇铸顺序。现行人工重分配策略无法及时响应以保证稳定和高效的生产,因此本文提出一种基于等待时间最小化的启发式炉次重分配规则,然后在此基础上建立重调度模型,并设计改进遗传算法求解该问题。采集某炼钢厂的实际生产数据进行算法验证,结果表明本文方法在连铸机出现故障时能快速给出较优的重调度方案。     

宣钢矩形坯连铸机高效化改造

通过介绍宣钢炼钢厂矩形坯连铸机的高效化改造 ,给矩形坯、板坯连铸机的高效化改造提供参考。     

Computational algorithms to simulate the steel continuous casting

Computational simulation is a very powerful tool to analyze industrial processes to reduce operating risks and improve profits from equipment. The present work describes the development of some computational algorithms based on the numerical method to create a simulator for the continuous casting process, which is the most popular method to produce steel products for metallurgical industries. The kinematics of industrial processing was computationally reproduced using subroutines logically programmed. The cast steel by each strand was calculated using an iterative method nested in the main loop. The process was repeated at each time step (Δt) to calculate the casting time, simultaneously, the steel billets produced were counted and stored. The subroutines were used for creating a computational representation of a continuous casting plant (CCP) and displaying the simulation of the steel displacement through the CCP. These algorithms have been developed to create a simulator using the programming language C++. Algorithms for computer animation of the continuous casting process were created using a graphical user interface (GUI). Finally, the simulator functionality was shown and validated by comparing with the industrial information of the steel production of three casters.     

一种新型带材铸轧机的设计与研究

设计了新型带材铸轧机,通过四连杆机构对带材铸轧机进行倾斜角度调整,实现机架的倾动,以满足带材铸轧机在0~30°范围内任意倾斜角度的铸轧。该带材铸轧机的铸轧辊与传动系统和浇注系统的对接问题的成功解决为铸轧机进行倾斜角度调整提供了保障。同时该带材铸轧机克服传统带材铸轧机的缺陷,集换辊方便、铸轧速度快、铸轧带材质量高、方便于检修和调试等优势于一身,可以满足不同合金在铸轧过程中所需要的最佳铸轧倾斜角度,以实现快速、高质量的带材铸轧。     

方坯连铸二次冷却数值仿真商用软件

基于二维方坯连铸凝固传热数学模型,使用VB语言设计开发了方坯连铸计算机数值仿真商用软件,从而为连铸生产提供了一个有效的计算机"实验平台".运用该软件仿真,可对铸机结构乖连铸工艺参数进行设计与优化.通过对多台铸机的实例运算及生产应用表明,文中所开发的方坯连铸二次冷却数值仿真商用软件具有较好的准确性、实用性、通用性和易操作性,其仿真结果已成功应用于国内多台铸机高效化改造的设计和生产.     

非对称两流中间包内流体流动的对称化

采用数值模拟和水模型实验相结合的方法研究了不同控流方案下非对称两流中间包内流体流动行为,并将优化方案进行了工业实验.实验结果表明:采用经典组合方法计算各流的死区时,出现负死区现象,因此采用平均停留时间作为评价参数;原方案中靠近长水口侧出口的平均停留时间为194s,水口两流之间的平均停留时间之差为97s,两流之间钢液温度差为5℃.利用非对称长方形湍流控制器可以实现钢液在湍流控制器出口处流量的非对称分布.采用非对称长方形湍流控制器和多孔挡墙后,近长水口侧出口的平均停留时间为211s,水口两流之间的平均停留时间之差为34s,两流之间钢液温度差为3℃.     

板坯连铸中间包下渣量及影响因素水模型研究

对我国某钢厂单流板坯连铸机中间包进行了水模型实验研究,测定了不同条件下中间包的下渣量和中间包钢液的RTD曲线及平均停留时间,用NOSA统计软件对测试结果进行了数据处理。研究中发现,中间包下渣量与浇注高度、中间包结构、控流元件的位置和高度、大包换包及换包时中间包液面高度有关。同时还观察到,采用阶梯型结构的中间包,在每一个中间包浇注最后一炉时,既可以降低中间包下渣量,又可以提高金属收得率。     

钢包调度评价方法研究

针对以钢包周转个数为基础的钢包运行评价难以反映实际调度现状的问题,提出一种基于生产计划和钢包待用时间解析的钢包调度现状评价方法.首先,利用钢包运行过程中重包个数的波动表征生产计划对钢包运行情况的影响.然后,通过解析钢包待用时间,给出额外周转包个数和钢包调度离线率的计算方法,分别用以表征不同状态钢包的调度,并通过实际数据确定钢包调度现状的综合评定方法.最后,以实际生产数据对该评价方法进行验证.结果表明,该评价方法可以准确评价钢包调度现状,并可为生产实践提供相应的指导.     

电磁铸造中的磁场分布

用自制线圈探头测定了电磁铸造单锭和双锭系统冷态模型的磁场分布规律，并用互感耦合模型对磁场进行了数值计算。实验和计算结果表明：互感耦合模型是合理的，是理论分析磁场的１种有效方法。磁场除角部因叠加效应较高，在铸锭其他区域分布均匀。对于双锭系统，当两锭间的距离大于１５ｃｍ时，两锭间的相互影响可以忽略。