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迁钢二炼钢钢包一体化管控系统的研究与应用

作者
蔡峻
单位
北京科技大学
导师
殷瑞钰; 田乃媛;
关键词
炼钢厂; 生产控制; 钢包; 仿真; 一体化管控系统
本文基于冶金流程工程学中动态运行理论,以迁钢二炼钢为研究背景,系统解析钢包周转过程,研究其中的关键问题及技术难点。在重点分析钢包周转时间、钢包周转率及转炉出钢温度等参数的基础上,进行周转钢包数量静态计算、钢包周转过程的动态建模仿真、钢包周转过程优化、钢包一体化管控系统的开发等四个方面的研究与实践。首先,根据炼钢厂运行的“炉机匹配”原则,运用甘特图分析了转炉-连铸生产节奏与周转钢包数量间的关系,针对炼钢厂现有炉机匹配模式建立周转钢包数量计算模型。结果表明: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。其次,针对迁钢二炼钢生产流程建立钢包周转过程仿真模型,建模考虑了钢包周转过程中的时间波动和约束规则,通过输入实际生产计划,对特定条件下影响钢包周转率和红包出钢率的热修时间等因素进行仿真研究。仿真实验表明:随着热修时间增加,钢包周转率和红包出钢率都逐渐下降。当日产45炉典型钢种,热修时间在0-20min范围内钢包周转率为6.43,而当热修时间为50-60min时钢包周转率为5.00;同时,红包出钢率会由94%减少到45%。然后,将钢包周转过程优化问题归类为JSP问题,建立以最小化钢包周转时间和浇次重合时间为目标的数学模型,并设计出一种改进遗传算法对模型进行求解。经改进遗传算法求解得到的调度方案有效优化了钢包周转过程,如日产43炉典型钢种时,钢包周转时间缩短664min,浇次重合时间减少了14min;同时钢包周转率增加了0.48,红包出钢率提高到67.4%。最后,针对钢包管控中的常见问题,开发出完整的钢包一体化管控系统,不仅实现了钢包信息在炼钢厂内收集和共享,而且实现了钢包跟踪、钢包配包和钢水温度补偿等重要功能。系统应用改变了以往钢包数据手工记录和人工调度的落后方式,为提高钢包周转率、降低转炉出钢温度和节约炼钢能源起了重要作用。
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