面向钢铁制造流程的合同计划组合优化

从钢厂整体流程的层次上研究了合同计划优化问题.首先在分析某钢厂生产流程特点的基础上讨论了铁钢界面、精炼设备和铸轧界面的生产组织,研究了铁水供求节奏的协调.提出了表征铁钢界面铁水供求节奏协调程度的δ因子,并讨论了δ不同取值范围与铁水包备包和等待数目的关系.之后,建立了面向钢铁制造流程的合同计划优化数学模型,并采用禁忌搜索算法对模型进行求解.最后,从钢厂中随机选取3组不同规模的实际生产合同,并对其进行合同计划优化仿真实验.实验结果表明,所建立的合同计划优化模型和求解算法能够较好地解决面向钢铁制造流程的合同计划优化问题.

关于钢铁制造流程的研究

在认识钢铁制造流程的动态运行过程中,会遇到不同层次、不同时-空尺度的科学问题.即微观层次(原子/分子尺度)上的基础科学问题,介观层次(场域/装置尺度)上的技术科学问题和宏观层次(制造流程尺度)上的工程科学问题.在钢厂的生产运行过程中,这三个层次上的问题是相互关联并耦合-集成在一起的.在新世纪内应高度注意这类科学问题的研究.钢铁制造流程动态运行的物理本质是:一种多因子"流"按照特定的"程序",在一个复杂网络(流程系统的框架,例如钢厂总平面布置图等)中的流动运行现象.这是属于一类开放的不可逆过程,即物质、能量的转换与耗散过程."流"的行为(特别是碳素流的行为)研究,引起了对钢铁制造流程功能拓展的思考.即钢铁制造流程的功能,不仅是冶金-材料制造功能,还须包括能源转换功能和某些废弃物的消纳-处理和再资源化功能.对钢铁制造流程的结构-功能-效率进行了深入的研究,可系统地、准确地从工程科学层面上对其进行概括、抽象和动态描述,将对工程设计的思维逻辑、企业技术改造的指导思想,钢厂转型和新建钢厂的理念都会产生重要的影响.

钢铁制造流程的解析和集成

对钢铁制造流程中若干深层次的理论问题进行了学科分支意义上的讨论．对工序功能集的解析一优化、工序关系集的协调－优化和流程工序集的集成－优化等给予物理－数学方面的概括和描述，提出了对可能发展起来的学科分支──冶金流程学的展望．同时进一步指出，制造流程的系统理论和制造过程的信息系统是２１世纪制造科学、制造工业发展的共性基础理论。

钢铁制造流程结构解析及其若干工程效应问题

结合钢铁工业的时代命题——市场竞争力和可持续发展的要求 ,分析了钢铁制造流程的结构和流程的演进过程。归纳出钢铁制造流程中的若干工程效应 ,即 :“瓶颈”效应及其消除 ;“临界—优化”与“临界—紧凑—连续 /准连续”效应 ;“分解—集成”效应 ;“动脉—静脉”循环效应。最后提出了未来新一代钢厂在工程设计上的发展方向和概念。

钢厂模式的实质和工程逻辑─—关于钢铁制造流程的工程科学问题

从工程上看，钢铁生产流程的实质是物性转变、物性控制和物流管制的合理结合。二次世界大战结束以来，主要由于科学技术进步的推动，钢厂结构的模式发生了深刻的变化。从总体上看，在石油危机发生以前，钢厂在设计上的特征是以模铸一初轧机为中心前后展开的，其工程逻辑的实质可以用“叠加－蔓延－万能化”概括。石油危机以后，由于全连铸体制钢厂的出现，初轧（开坯）工序被取代，特别是以薄板坯连铸－连轧为代表的近终形连铸技术在工业生产上的实破，钢厂结构发生了重大变化，从工程逻辑上分析，可以概括为“临界－紧凑－系列化、专业化”。从工程本质上看，“紧凑化”将是世纪之交和２１世纪初钢厂发展过程的核心问题。

钢铁制造流程的能量流行为和能量流网络问题

为应对全球气候变化,钢铁工业在下一步技术转型中,应高度重视钢铁制造流程的能量流和能量流网络问题。本文从充分发挥钢厂三个功能的视角,阐述了钢铁制造流程中铁素物质流和碳素能量流的行为规律,提出了应注重与铁素物质流相关的碳素能量流的输入/输出特点和能量流网络构建以及相应的信息化集成调控的观点,剖析了钢铁工业节能减排的潜力,指出了提高钢厂综合竞争力和多方位服务于可持续发展的可能性,探讨了相关理论的建立、技术开发和工程化实施的策略等。

钢铁制造流程多维物流管制研究的进展

钢铁制造流程多维物流管制是随着冶金工序功能的演进和钢厂结构的优化而不断发展起来的新命题 ,是国内近年出现的新的研究领域。在阐述开展此方面研究的目的和意义的基础上 ,系统地将 1

关于钢铁制造流程优化与产品优化问题的讨论

强调在新世纪里中国钢铁企业要注意研究钢铁制造流程的功能,指出制造(生产)流程对钢厂的生存和发展有着广泛的关联度和综合影响力,制造流程的结构优化是钢厂增强市场竞争力和拓展社会经济功能的有效手段。 简要地叙述了钢铁制造流程的构成要素是"流"、"流程网络"和"程序"。"流"按一定的"程序"在"流程网络"中动态有序地、准连续地、紧凑地运行,可以实现多目标优化。 讨论了中国钢铁企业生产流程优化的现状和发展方向,还就中国钢铁产品优化过程中有关炼钢、轧钢方面的问题进行了总体性探讨。在新世纪前20年,要集中有关资源加速发展薄板及其深加工产品,以实现中国钢铁产品的结构调整,同时,促进钢厂结构的优化。

钢铁制造流程系统节能理论与方法的探讨及应用实践

文章简要论述了钢铁制造流程系统节能的理论基础和总体目标,提出在实施系统节能的过程中,要充分认知和利用钢铁制造流程的特点和功能优势,要更加关注能源的质量,要牢牢把握系统优化的总目标,要以煤气、蒸汽、余热系统的集成优化为重点,并提出了构建“钢铁-化工-燃气-电力-供热-供冷多联产系统”的思路。结合实践,提出了钢铁企业实施系统节能的主要原则、模式与效果。

钢铁制造流程技术进步与钢铁企业可持续发展

通过钢铁生产工艺流程技术的演进并结合国情,阐述如何看待和参与电炉流程发展及钢铁企业可持续发展。叙述了钢铁生产工艺流程技术的发展简史,对长、短流程技术做了比较,同时列出了电炉炼钢技术进步要点,分析了我国电炉流程存在的问题,特别提出了对我国电炉流程的认识。预计到本世纪中叶,长、短两种流程会互相渗透、并存发展直至两者在一个最佳点上达到平衡,不远的将来,新的钢铁制造流程一定会出现。

钢铁制造流程智能制造与智能设计的分析及研究

这篇论文介绍了钢铁制造过程智能制造以及智能设计的主要内容。想要完成钢制造过程,智能设计是主要步骤,起着指导作用,如果智能设计不够前卫,就不会有前卫的智能制造,因此,一定要着重于智能设计,智能制造的前卫程度与发展取决于智能设计是否前卫。

钢铁制造流程能源转换机制与能源利用效率分析

从钢铁制造流程的属性和动态运行过程的物理本质出发,阐述了钢铁制造流程中铁素物质流和碳素能量流的行为规律和钢铁制造流程的能源转换机制,得出能源转换过程必然伴随能量的耗散,因此应尽量减少能源转换次数,并指出在钢铁制造流程中,铁素物质流与碳素能量流相伴而行,而碳素能量流与铁素物质流则时合时分。还构建了一个年产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回收利用情况,并剖析了该流程的能源利用效率。最后指出高效回收利用余热余能和构建合理的物质流网络和能量流网络及两者协同优化的能源管控中心是提高钢铁企业能源利用效率的重要手段。

钢铁制造流程的物质流和能量流协同优化

智能制造和绿色制造已成为制造业的发展趋势,钢铁企业具有资源和能源消耗大、排放高等特点而面临着严峻挑战。为此,运用冶金流程工程和系统工程的原理,对钢铁企业物质流和能量流的协同优化问题进行分析。通过对钢铁企业信息系统ERP、MES和EMS的分析,从信息流角度阐述了改善钢铁制造流程物质流和能量流的系统协调方法,探讨了基于信息流的物质流和能量流的协同优化机制及可能途径,为从设备单元的过程控制与流程整体生产以及能源管理的不同层面进行物质流和能量流的协同优化提供了思路。

新一代钢铁制造流程绿色化高效运行实践探索

首钢京唐钢铁厂是以冶金流程工程学理论为指导,采用一系列先进技术构建的具有“动态-有序、协同-连续”特征的新一代钢铁制造流程。十余年的运行实践表明,新一代钢铁流程构建简捷顺畅的流程网络更有利于物质流高效快捷流动、能量流最小耗散、信息流全面贯通。高炉通过采用50%以上高比例球团冶炼、高富氧高风温、喷煤降焦、烧结降碳减排综合技术等措施,实现长周期绿色低碳高效顺稳运行,高炉利用系数达到2.52 t/(m^(3)·d)、焦比达到264.1 kg/t,煤比达到203.2 kg/t。通过高炉-转炉界面采用铁水罐多功能化技术并实施智能化管控,实现月均铁水温降小于95℃;1400℃以上的高温铁水经过KR铁水脱硫预处理后w(S)不大于0.0020%的比例超过95%。炼钢厂借助洁净钢平台先进的流程网络,采用专线化生产组织,通过一系列工艺技术提升,使转炉全炉役吹炼终点熔池平均碳氧积降低至0.00147,2022年全年转炉平均出钢温度降低至1641℃,生产IF钢中间包钢水全氧质量分数2022年全年平均低至0.0015%,连铸低碳钢拉速达到2.0 m/min以上,实现了高品质洁净钢薄板持续稳定、高效、绿色化生产。通过高效能源转换、回收、利用技术,污染物及固体废弃物源头减量、高效处理、资源化再利用技术,实现了流程能效大幅度提升、CO_(2)减排,全流程吨钢新水消耗仅为2.62 m^(3)(其中海水淡化水占66%),气体污染物排放全面达到超低排放水平、固体废弃物及水实现近零排放。

钢铁制造流程系统节能与能效提升

提高制造流程系统能效,节约能源是降低生产成本和减少碳排放的重要措施。近年来,中国钢铁工业节能工作经历了单体设备节能、工序优化节能到系统节能,取得了显著进步。以中国钢铁工业节能进程为基础,阐述了系统节能的概念、内涵及研究进展并探讨了未来发展方向,主要从工序与界面协同匹配、物质流与能量流耦合和构建工业生态链接体系等方面展开。同时指出,在系统节能理论和冶金流程工程学理论指导下,中国钢铁工业节能减排工作将得到跃升发展,钢铁制造流程的系统能效将显著提升,钢铁工业绿色化与智能化协同和低碳转型发展指日可待。

钢铁制造流程的本质、功能与钢厂未来发展模式

钢铁制造流程动态运行过程的物理本质是:物质流(主要是铁素流)在能量流(主要是碳素流)的驱动-作用下,按照设定的"程序",沿着"流程网络"作动态-有序的运行.钢铁制造流程是一类开放的、非平衡的、不可逆的、由不同结构和功能的单元工序通过非线性耦合构成的复杂系统,其动态运行过程的性质是耗散过程.从钢铁制造流程动态运行过程的物理本质出发,可以推出其功能应拓展为:(1)铁素流运行的功能――钢铁产品制造功能;(2)能量流运行的功能――能源转换功能以及与剩余能源相关的废弃物消纳-处理功能;(3)铁素流-能量流相互作用过程的功能――实现过程工艺目标以及与此相应的废弃物消纳-处理功能.钢厂未来发展模式将通过绿色制造和生态化转型,逐步演化为都市周边环境友好型钢厂和港口生态工业带钢厂两类主要可选择的模式.在未来循环经济社会中,钢厂可能承担的社会经济职能是:(1)钢厂是铁-煤化工的起点,既要生产出更好、更廉价的钢,又要充分利用能源;大型钢铁联合企业应向"只买煤、不买电、不用燃料油"的方向发展,同时也应该看到,钢厂有可能制造出相对价廉的、大量的氢气;(2)钢厂也可以是城市社会某些大宗废弃物的处理-消纳站和邻近社区居民生活热能供应站;(3)钢厂可以是某些工业排放物质再资源化循环、再能源化梯级利用和无害化处理的协调处理站.钢厂可以通过延伸其制造链、经营链成为特定区域构筑循环经济社会的重要环节.

钢铁制造流程智能制造与智能设计

分析了钢铁制造流程智能制造和智能设计的主要内容。钢铁制造流程智能制造包括智能化流程设计、智能化流程生产运行、智能化流程管理、智能化流程供应链和智能化流程服务体系。钢铁制造流程智能设计包括基础科学研究,采用CAE三维仿真设计分析计算技术;技术科学研究,采用机械三维仿真设计技术;工程科学研究,采用数字化三维仿真工厂设计技术。实现钢铁制造流程智能制造,智能设计既是智能制造的关键环节,又发挥着先导和引领作用,没有先进的智能设计,很难有先进的智能制造,必须高度重视钢铁制造流程智能设计的作用和意义,智能设计的先进程度决定着智能制造的先进水平与未来。

钢铁制造流程物质流与能量流表征与协同评价

钢铁制造流程中的物质流是在能量流的驱动和作用下,按设定的“程序”,沿着特定的“流程网络”作动态-有序的运行。在实际生产过程中,物质流和能量流相互耦合、相互影响、相互制约,共同维持正常的生产。因此,物质流与能量流定量化表征和协同评价是实现物质流和能量流协同的关键。利用图论对钢铁制造流程物质流和能量流的运行结构进行抽象化描述,并引入邻接矩阵和权矩阵对物质流和能量流运行特性进行定量化表征,包括物质流运行工艺路径,不同工序物质流的输入-输出关系,以及能量流运行结构和设备之间的相互关系等。另外,将复杂的钢铁大系统划分为物质流和能量流2个子系统,提出钢铁制造流程序参量的特征,确定连续化程度等3个参数为物质流子系统的序参量,吨钢综合能耗等5个参数为能量流子系统序参量,利用序参量的功效值和熵权法计算序参量和子系统的权重,从而计算不同子系统的有序度和总系统协同度。最后,以某钢铁企业为例进行分析,结果表明,该企业在T1~T6时段,能量流子系统对系统协同起主导地位。其中,T1时段系统的协同度最小,为0.266,T4时段系统的协同度最大,为0.708,整个系统的协同度是2个子系统共同作用的结果。

钢铁制造跨入新流程时代

新一代钢铁制造流程要实现三大功能：产品制造功能、能源转换功能和废弃物消纳处理功能。