考虑煤气消耗的连铸-热轧调度优化研究

在连铸-热轧生产过程中,经常会由于生产节奏的不匹配造成钢坯的落地进而使煤气消耗增加,为解决该问题,本文建立了以最小化煤气消耗为目标,考虑热轧工艺约束以及设备资源约束的连铸-热轧调度模型。同时针对问题设计了独特编码和解码方式,并使用改进的遗传算法对模型求解。最后通过某钢厂实际生产数据设计实验,结果表明了模型和算法的合理高效性,相对人工调度完成速度更快,同时也降低了煤气的消耗。

炼钢-连铸-热轧一体化生产计划编制方法研究

为解决炼钢-连铸-热轧一体化生产计划编制问题,建立了一种一体化生产计划模型体系,将一体化生产计划编制这个复杂优化问题分解为5个局部优化问题。每一个局部优化问题采用多模型协作方式来编制各自范围内的生产计划,5个部分之间采用多系统协作方式完成一体化生产计划的编制。通过实际一体化生产计划软件系统的开发与应用,表明这种模型体系可以很好解决一体化计划编制问题。

炼钢-连铸-热轧批量计划的约束满足算法

为解决轧制计划编制问题,研究了炼钢-连铸-热轧一体化生产批量计划,提出了基于约束满足的启发式算法。根据炼钢-连铸阶段批量计划约束条件,从轧制计划中提炼出炉次计划和浇次计划,同时提出启发式算法求解。在两个启发式算法的基础上,运用基于参数控制的策略,编制出前后工序协调一致的一体化批量计划。数据实验结果表明了该方法及算法的有效性。

炼钢-连铸-热轧一体化生产计划排程方法研究

对钢铁生产中炼钢、连铸、热轧三个关键工序的单工序排程的目标和影响因素进行分析,针对单工序生产计划排程存在的协调匹配问题,利用国内外求解炉次计划和浇次计划的背包模型和求解轧次计划的多旅行商模型,建立炼钢-连铸-热轧一体化生产计划排程的模型体系,并提出一种按各工序生产需求制定生产初计划,按各工序生产能力调整初计划的策略来保证生产的连续性和平衡性。

连铸-热轧生产动态调度方法

连铸-热轧生产过程具有多设备、多工序、多约束的特点,而在实际生产中又存在很多不确定性,比如待轧制板坯的质量不合格、紧急订单插入或取消、设备故障等,因此需要提高其抗干扰性。针对其中的板坯入库时质量检测不合格的干扰,提出了连铸-热轧生产动态调度方法,由两个启发式算法叠套。第一步以最小化出炉时刻为目标,快速搜索替换板坯;第二步需要对问题轧制位后的各轧制位进行重调度,旨在最小化工期。经过大量实验分析,证明了该方法的有效性,符合实际生产的需求。

连铸-热轧区段大板坯温度变化规律研究

针对连铸-热轧区段的工艺技术界面,通过数学模拟和现场实测的方法研究了典型大板坯生产流程连铸、辊道输送、堆冷、加热等单元内连铸坯的温度变化规律。结果表明：在750～900℃范围内对铸坯进行辊道输送,不同断面铸坯相同位置以及不同输送温度时铸坯相同位置的冷却速率差异都较小,而铸坯断面中心与表面的冷却速率差异显著,铸坯窄面中心、宽面中心、断面中心的冷却速率分别为6.3、7.0、8.7℃/min;堆冷铸坯的冷却速率为8.1～14.2℃/h;铸坯热装时表面和心部的热履历差异较大。

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。

连铸-热轧区段X80钢中碳氮化物析出与固溶的实验研究

针对连铸-热轧区段的工艺技术界面,在传热研究的基础上通过热模拟实验研究了典型大板坯生产流程连铸、辊道输送、堆冷、加热等单元内X80钢中碳氮化物的析出与固溶行为.结果表明,在连铸和输送过程中,Ti(C,N),(Ti,Nb)(C,N)和NbC先后析出,加热结束尚有少量(Ti,Nb)(C,N)未完全固溶;输送过程中不同冷却速率对碳氮化物的析出影响显著,以6.0℃/min辊道冷却至750或600℃,析出的碳氮化物分布密度较大,平均当量直径较小,部分碳氮化物沿奥氏体晶界分布,碳氮化物形成元素在钢中呈过饱和状态;以0.3℃/min堆冷却至400℃,碳氮化物充分析出,粒子的分布密度较小,平均当量直径较大;加热过程的热履历影响铸坯中碳氮化物的行为,但对加热结束后碳氮化物的存在状态无显著影响;冷却速率是导致碳氮化物沿奥氏体晶界析出的根本原因.

连铸-加热炉-热轧一体化调度问题

针对连铸-加热炉-热轧一体化调度问题,建立相应的优化调度数学模型,设计一种基于混合整数规划和约束规划相结合的算法,并给出测试案例进行实测,结果验证数学模型和求解算法的有效性。

铸坯堆跺冷却过程传热模型研究

针对堆冷过程中铸坯温度的变化规律,采用数学模拟和现场实测方法进行了研究。研究表明：堆冷开始时,堆跺的中间区域是高温区,随着冷却时间的延长,高温区缓慢向下移动;冷却速率最快的是顶部铸坯,而中间区域和底部区域的冷却速率较慢,堆冷铸坯的冷却速率为8.1-14.2K/h。

基于约束满足的炼钢批量计划的制定方法

将炼钢批量计划问题转化为一个约束满足问题处理,建立问题的约束满足模型,给出了基于约束满足的求解算法。仿真实验证明了模型和算法是有效的。

钢轧一体化生产计划的体系结构

制造执行系统是钢铁企业信息化的核心,钢轧一体化生产计划系统则是钢铁企业制造执行系统的关键功能之一,能实现订单、工艺、质量、设备和生产等各种信息的高度集成和处理。本文分析了钢轧一体化生产计划问题的特点,提出了钢轧一体化生产计划的体系结构模型,并分别从层次的观点、过程的观点、功能的观点和集成的观点深入地探讨了钢轧一体化生产计划体系结构模型的核心内容。其中,层次观点对定位和界定钢轧一体化生产计划起着重要的作用;功能结构观点为构筑基于组件技术的钢轧一体化生产计划系统提供了功能结构和技术框架;过程观点明确了钢轧一体化生产计划内部过程的循环结构,体现出钢轧一体化生产计划是联系各个外部系统的主线;集成观点强调协调炉次批量计划、浇次批量计划和轧制批量计划在钢轧一体化生产计划编制中的作用。本文有利于拓展钢轧一体化生产计划问题的建模思路和求解方法,对钢轧一体化管理系统的开发具有一定的指导意义。

热送热装过程大板坯传热数值模拟研究

对热送热装过程中典型的大板坯温度变化建立了数学模型并分析了计算结果。研究表明：辊道输送过程热送温度对铸坯冷却速率影响较小；保温坑内堆垛的铸坯温度分布较均匀，冷却速率较慢，在8．3～9．0K／h之间；堆垛空冷铸坯的主要冷却速率为11．3～18．6K／h；在加热过程热装温度不同可使铸坯内外形成不同的热履历。对不同热送热装工艺过程中铸坯的温度变化规律进行了模拟，为优化界面技术提供了依据。

铸坯堆垛冷却过程传热模型研究

针对堆冷过程中铸坯温度的变化规律，采用数学模拟和现场实测方法进行了研究。研究表明：堆冷开始时，堆垛的中间区域是高温区，随着冷却时间延长，高温区缓慢向下移动；冷却速率最快的是顶部铸坯，而中间区域和底部区域的冷却速率较慢，堆冷铸坯的冷却速率为8．1-14．2K·h^-1.

铸坯去向决策问题的建模与优化方法

连铸-热轧界面的衔接、协调对于钢铁生产流程的高效、稳定运行有重要意义。针对连铸-热轧界面研究对于生产组织过程的简化处理而导致成果应用的局限性,提出一种以连铸出坯计划和热轧单元计划为对象,对实物铸坯的去向(加热炉、保温坑、板坯库)进行决策,并通过虚拟铸坯与实物铸坯的逐级匹配确定衔接方式(直接热装、热装、冷装)的优化方法。以热轧单元计划中直装和热装铸坯数最大化、直装和热装铸坯的传搁时间最小化为目标,考虑强制下线冷装要求、设备缓冲容量限制、实物铸坯-虚拟铸坯匹配规则、直装和热装铸坯传搁时间要求、铸坯上料必要运输时间等约束条件,建立了铸坯去向决策的整数非线性规划模型。设计了结合禁忌搜索的改进和声搜索算法求解模型,采用整数编码记录去向计划,通过模拟实物铸坯上料和虚拟铸坯匹配并装炉的过程进行解码,统计去向计划的目标函数值并计算评价值,利用禁忌搜索的局部寻优能力避免和声搜索早熟收敛,得到改进的和声搜索算法。以某钢铁企业热轧板带产线的生产数据进行测试,结果表明,铸坯去向决策模型可以提高直装率10.57%,提高热装率3.58%,直装和热装坯的传搁时间降低18.84%,并且改进和声搜索算法的最优评价值相比单一的禁忌搜索、和声搜索分别可以提升6.26%、4.51%,表明了模型和算法的有效性。