基于“炉–机对应”的炼钢–连铸排产灰狼优化算法

针对多品种、小批量、多规格、高质量的生产订单导致的前后工序/设备作业周期不匹配、炼钢–连铸区段复杂车间布局导致炉次在工序/设备前的等待时间过长影响生产顺行等问题,本文提出一种基于“炉–机对应”策略的灰狼优化算法,解决炉次在工序/设备前的等待时间最短的排产问题。首先,建立以浇次计划内炉次总等待时间最短为优化目标的炼钢–连铸过程排产模型;其次,引入“炉–机对应”策略求解所建模型,考虑车间布局和运输时间因素,在位置更新时判断个体是否满足“炉–机对应”策略,同时设置炉次等待时间为约束因素,当某一炉次在某道工序的等待时间超过约束值时,则对当前炉次重新求解排产计划。对某无精炼跨大中型炼钢厂的10个实际生产算例进行仿真,结果表明:本文提出的基于“炉–机对应”的灰狼优化算法的性能优于启发式算法和遗传算法;针对某炼钢厂产量占比超过80%的4炉对3机的生产运行模式,基于“炉–机对应”的灰狼优化算法求解计划内炉次的总等待时间平均减少20%,工序/设备前的等待时间超过30 min的炉次占比降低3%;前后工序炉机匹配度明显提升,以算例10的4号精炼炉对应的4号连铸机产线为例,本文算法的层流式“一一对应”的钢水占比由遗传算法的45%提升至51%。本文提出的算法为炼钢厂复杂排产提供了可行的解决方案。

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。

炉机匹配的探索

对某炼钢厂一座转炉与一台连铸机的工艺匹配可行性进行了探索。

八钢品种钢生产炼钢氮含量控制分析

文章结合八钢第二炼钢分厂120t转炉产线的转炉、精炼和连铸过程钢水氮含量分析,针对转炉补吹操作、出钢吹氩操作、LF精炼送电操作、喂丝操作及连铸保护操作等各工序钢水增氮的原因进行系统性分析,制定相应的措施,使连铸中包钢水中氮含量稳定控制在50×10-6以内。

浅议提高LF炉效率的对策和措施

针对炼钢车间精炼设备能力不足、炉机不匹配的问题进行了详细的分析。改进了生产工艺,采取了缩短LF炉加热处理工位炉时间、选用特定造渣原料、增加钢包底吹氩气流量等措施。改进后解决了炉机不匹配的问题,保证了4#板坯铸机年产160万吨合格钢水的生产能力。

方坯连铸机增产降耗改造

为满足韶钢一钢厂全方坯连铸生产的需要，达到炉机匹配目的，提出在生产断面固定的情况下，通过提高方坯连铸机的拉速是提高产能的措施。

基于炉机匹配原则的周转钢包数量计算模型

为了实现炼钢厂生产组织优化和动态有序运行,提出科学合理的周转钢包数量计算模型。以Q炼钢厂为研究对象,解析钢包周转模式,根据炼钢厂运行的"炉机匹配"原则,基于甘特图分析了转炉-连铸生产节奏与周转钢包数量间的关系,提出一定炉机匹配模式下的周转钢包数量计算模型。研究表明:缩短钢包周转柔性时间和浇次间重合时间,均可减少周转钢包数量。

全板坯连铸钢厂钢包高效运行的研究与实践

投入较多的钢包进行周转,会使钢包空包等待时间较长,炼钢能耗增加、钢包热振次数增加、安全运行风险增加。盲目的减少钢包周转数量会出现转炉等包甚至铸机浇铸中断等问题。结合首秦金属材料有限公司的工装设备特点,基于炉机匹配原则,以铸机稳定连续浇铸为核心,进行详细的参数解析。利用核心周期计算方法,计算合理的钢包周转数量,确定了首秦不同铸机搭配浇铸时钢包周转数量。通过加强铸机浇次计划与钢包周转计划的结合,明确各工序标准作业时间,优化工艺路线,加强钢包管理等措施,使钢包周转个数由平均13.5个降低到12个。

基于“炉机对应”原则的连浇优化方案

国内某炼钢厂为保证浇注周期较短的2号连铸机连浇,多座转炉需同时向该连铸机供应钢水,导致炉-机对应关系不明确,生产组织难度较大。通过对该厂炼钢-连铸过程的工序作业周期与生产运行模式进行解析,在保证连铸机连浇的基础上,探究合理的炉-机对应关系,改善该厂的生产顺行。结果表明,在"一一对应"运行模式下,2号连铸机最大连浇炉数仅为6炉;而在"定炉对定机"运行模式下,若适时接受3号转炉冶炼的钢水,2号连铸机最大连浇炉数可延长至19炉。在此基础上,通过对连铸机"柔性"的优化和钢水供应的合理调配,2号连铸机可满足实际生产的连浇要求。此外,运用"炉→机"匹配度进行评价,计算结果表明优化后的炉-机对应关系得到显著改善。