冶金自动化

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序言

殷瑞钰

冶金自动化. 2024, 48(3): 1-2.

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炼铁-炼钢界面铁水罐智能配罐研究与应用

郭峪坤, 李建生, 马新光, 项有兵, 崔志宏

冶金自动化. 2024, 48(3): 3-9.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 001

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钢铁制造流程中的炼铁-炼钢界面,作为连接炼铁和炼钢工序的关键环节,对于钢铁企业的生产效率、节能减排、降低成本以及提升竞争力至关重要。近年来,“一罐到底冶模式作为一种新兴的界面技术受到广泛关注,然而对于高炉下提前推荐最合适铁水罐技术的研究不够充分。针对这一问题,提出了一种铁水罐智能配罐技术,通过对铁水罐的实时位置和状态进行跟踪,并综合考虑炼钢厂冶炼计划,进行长周期的铁水罐未来位置和状态的实时预测,以选择最合适的铁水罐进行配罐,从而提高铁钢界面运行的流畅度和效率。通过在唐钢新区的实际应用中进行验证,该技术使得铁钢界面中的铁水罐周转率、铁水罐在线个数、铁水KR进站温度等指标得到显著改善,为铁钢界面的生产运行提供了有效的技术支持和优化方案。

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炼铁-炼钢界面智能分铁研究与应用

林时敬, 马新光, 李建生, 崔志宏, 王聪渊

冶金自动化. 2024, 48(3): 10-15.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 002

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针对唐钢新区多个高炉以两种铁水罐供应多炼钢厂的场景,铁水供应和需求节奏波动大,人工分铁存在铁水供应和铁水需求信息获取不全面,容易造成分铁结果不合理的问题,提出了以铁水供需平衡为目标的智能分铁技术。智能分铁考虑在途铁量、高炉出铁计划、炼钢厂冶炼作业计划以及连铸浇次计划,精准计算铁水供需节奏,基于层流化运行准则和现场运行规则,进行自动合理分铁,并根据现场实绩变化进行动态调整。通过在唐钢新区的实际应用中进行验证,该技术对铁水重罐运行时间、在线铁水罐个数等指标有显著改善作用,满足现场使用需求。

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铁水罐尾包转场决策优化的研究与应用

周永刚, 郭峪坤, 马新光, 项有兵, 崔志宏

冶金自动化. 2024, 48(3): 16-24.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 003

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在“一包到底冶模式中,高炉每次出铁量波动很大是尾包产生的主要原因,其处理方式对铁水的KR进站温度有直接的影响。对唐钢新区的尾包处理方式进行了深入的研究,并通过系统考虑出铁量、铁口状态和铁水罐位置等多种因素,提出了一种高效、实时、最优的尾包转场决策推荐技术。在唐钢新区的实际应用表明,该技术显著优化了尾包的处理流程,不仅提高了铁水罐的周转率,还有效提升了尾包的转场率和尾包铁水的KR进站温度。通过人机交互界面大大降低了操作人员的决策难度和决策时间,提高了生产过程的自动化和智能化水平。尾包转场模式优化及智能决策对于提升铁钢界面生产的连续性和稳定性具有重要意义, 展示了大数据和智能化技术在现代钢铁生产中的应用潜力。本研究为钢铁行业的绿色化发展和智能化升级提供了有价值的参考和实践案例。

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钢铁企业炼铁-炼钢动态调度系统

戴仲星, 赵磊, 马新光, 李建生, 崔志宏

冶金自动化. 2024, 48(3): 25-30.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 004

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炼铁-炼钢界面作为钢铁生产全流程中的重要环节,涵盖高炉出铁、摆罐、铁罐运输、KR进站等过程, 各工序间工艺路径复杂、生产场景复杂、异常场景众多、调度规则复杂。为了更好地满足生产实际需要,炼铁-炼钢动态调度系统改变了原有低效的沟通调度方式,以提高高炉、铁运、炼钢节奏匹配度、调度效率,提供科学高效的调度方法为目标,利用动态调度系统提升炼铁-炼钢界面各环节调度能力。在融合已有调度规则的基础上,根据复杂多变的实际工况进行灵活调整,实现炼铁与炼钢协同动态调度。

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基于多智能体的铁水罐入出炼钢仿真

何欣航, 李文兵, 贺庆, 崔怀周, 戴雨翔

冶金自动化. 2024, 48(3): 31-36.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 005

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针对铁水罐入出炼钢运行过程,利用多智能体技术,对机车、铁水罐等关键对象进行研究,构建了一个由多智能体组成的铁水罐入出炼钢仿真模型。通过设计多智能体模型并考虑各智能体间的协调交互机制, 模拟某钢厂炼钢区域机车通过铁路网络运送铁水罐的过程。通过仿真实验,表明仿真输出的过程数据的准确性,验证了仿真模型的有效性,可用来支持铁水罐入出炼钢运行方案的研究和方案制定。

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钢铁企业炼钢调度规则及建模方法

梁青艳, 孙彦广, 卢春苗, 赵志乾, 李冰

冶金自动化. 2024, 48(3): 37-44.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 006

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钢铁企业炼钢-连铸流程的生产调度问题具有多路径、多干扰、多约束、多目标等特征,传统的方法难以适应复杂多变的现场环境。本文对炼钢调度的规则进行了归纳总结,并提出一种与之相适应的基于多智能体技术的仿真优化建模方法。该方法是把复杂的钢铁生产流程抽象为一个多智能体系统,对复杂物流系统进行仿真建模与优化,可充分反映工艺过程细节、时间要求及工艺约束,解决了炼钢厂智能排产及动态调度问题。

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连铸坯质量分析与监控系统研发与应用

徐李军, 王占国, 赵晓虎, 李勇, 张琳, 从俊强, 张桐伟

冶金自动化. 2024, 48(3): 45-52.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 007

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连铸是钢铁制造流程的中心环节,连铸坯质量直接决定着钢铁产品生产效率与质量。钢铁制造过程中,在线预报铸坯质量缺陷产生与消失位置,及时追溯缺陷形成原因,对提升铸坯品质、稳定流程工序衔接、降低生产成本等具有重要作用。针对连铸生产过程的特点,以铸坯表面夹渣缺陷为突破口,基于连铸工艺原理及河钢乐亭钢铁全流程连续化程度分析数据平台,应用信息通信技术、计算机技术及大数据挖掘技术,研发了连铸坯质量分析与监控系统,实现了铸坯质量数据匹配与集成、铸坯质量缺陷预报及追溯等功能。系统已在河钢乐亭钢铁板坯连铸机上线应用,铸坯表面夹渣缺陷的预报准确率为99.95%、误报率为0.02%、漏报率为35.41%。连铸坯质量分析与监控系统成功在线应用,推进了河钢乐亭钢铁智能制造转型升级。

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铸轧协同下的板坯库动态调度策略研究

顾佳晨, 孙彦广, 阎磊, 牛智越

冶金自动化. 2024, 48(3): 53-58.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 008

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连铸板坯的高热装率意味着减少加热炉的能源消耗,降低库存成本,可以为企业带来显著的经济效益。板坯库是衔接连铸与热轧工序的缓冲环节,为了提高热装率,必须提升板坯库的物流效率。针对铸轧协同下板坯库的高效运转问题,提出了板坯库动态调度系统的整体架构,以及出入库调度策略和天车调度策略,并开发了板坯库动态调度系统软件。系统经过现场实际运行后,验证了本文提出的架构和调度策略的有效性, 减少了出库倒垛量,均衡了天车运力,提高了板坯上线效率。

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基于两阶段启发式算法的板坯出库调度问题研究

牛智越, 顾佳晨, 梁青艳

冶金自动化. 2024, 48(3): 59-64.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 009

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为提高板坯库的板坯上线效率,需要在轧制单元要求下,决策天车去吊运最合适的板坯快速完成上线。由于人工调度难度大,提出以轧程中对板坯的钢种、宽度、厚度、重量等要求为约束,以板坯倒垛量、天车的搬运距离和多跨天车的任务分配均衡为目标,建立了数学建模,设计了快速的两阶段启发式算法。以板坯库现场实际数据为例,对模型和算法进行测试,通过人工调度和算法求解结果进行对比验证分析,证明该模型和算法可以提高板坯出库上线的效率,满足实际生产需求。

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考虑混装的加热炉装炉计划研究

齐鹏飞, 卢国良, 王景新

冶金自动化. 2024, 48(3): 65-71.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 010

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加热炉作为热轧阶段的重要设备,其对能源的消耗甚至占到整个热轧工段的1/2以上,由于冷热板坯和碳钢不锈钢板坯所需的加热时间和加热效率不同,因此如何合理地安排装炉计划,在保证质量的前提下提高生产效率,降低能源消耗是钢铁行业十分关心的问题。针对存在混装的加热炉装炉计划,建立了多目标优化数学模型,以最小化热轧机等待时间、最小化板坯总驻炉时间及最小化混装惩罚为目标,通过麻雀搜索的启发式算法进行求解。结果表明,该方法相较于人工排程总驻炉时间减少10.3%,混装惩罚相比人工排程也有所下降。

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基于模糊层次分析法的热轧板卷表面质量评判模型研究

徐昊天, 李月林, 雷大伟, 张琳, 麻越

冶金自动化. 2024, 48(3): 72-82.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 011

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热轧板卷作为钢铁过程中的重要原料,其表面质量情况对钢铁产品的质量有显著的影响,对热轧板卷表面质量情况进行高效准确的判定有重大意义。当前生产现场使用的热轧板卷的表面质量评判过程存在判定规则设计不客观、规则覆盖的质量因素过少、判定分析层次低等痛点问题。以模糊层次分析法(fuzzy analytic hierarchy process,FAHP)为理论指导,通过专家生产经验特征与数据算法相结合的模式,构建热轧板卷表面质量评判层次结构模型,基于模糊数学理论进行隶属度函数选型与函数构造,形成热轧表面缺陷分级隶属度矩阵,根据热轧板卷表面网格化统计分析方法实现热轧板卷表面质量情况的综合评判。通过与生产现场专家表面质量判定数据进行对比,验证了模型结果的有效性,可以实现降低判定人力成本、提升判定效率的目标,达到提高质量管控智能化水平的目的。

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基于改进YOLOv3模型的热轧板卷表面缺陷检测技术研究

麻越, 李月林, 张琳, 雷大伟, 徐昊天

冶金自动化. 2024, 48(3): 83-91.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 012

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热轧板是钢铁产品生产的重要原材料,其表面缺陷直接影响着最终钢铁产品的质量,因此热轧板表面缺陷的检测技术对于控制产品质量有着重要的意义。为更准确、高效实现热轧卷板表面质量判定,降低唐钢热轧产线的人工成本,进而提高生产效率,研究热轧卷板表面缺陷自动检测技术势在必行。本文在YOLOv3 模型基础上进行了改进:引入改进注意力模块SE-PRE,提高模型对缺陷区域的关注程度;增加检测分支扩大感受野,提高模型对小目标缺陷检测的能力;引入dropout检测头,有效控制了训练过拟合现象。同时在模型训练上,优化了学习率设置、损失函数及最优模型的选择策略;在数据上,利用数据增强技术扩充了数据量。通过现场大量数据实验,结果表明,本文的模型在检测精度和效率上均取得了较好的结果,对降低现场人工成本,提高产品质量具有重要意义。

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基于多智能体技术的钢铁生产流程仿真及应用

梁青艳, 孙彦广, 李文兵, 赵志乾

冶金自动化. 2024, 48(3): 92-100.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 013

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钢铁制造流程复杂多变、多工序、多约束、非线性耦合,各单元异质异构,难以对其进行数学描述和求解。基于多智能体技术,将各种工艺规则转化为智能体的行为约束,构建了钢铁制造流程多层级网络化智能体动态仿真模型,通过智能体之间的连接、协作、反馈和协调,涌现性呈现不同生产状态下单元工序之间、单元工序与流程之间非线性相互作用形成的自组织行为特征。运行时间的仿真精度在10min以内的命中率不小于95%,为制定流程运行机制、验证流程优化规则、各工序协同调度提供了定量解析、迭代寻优的新方法。

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唐钢新区流程平面布置设计特点及运行实绩

李建生, 郦秀萍, 张硕, 韩伟刚

冶金自动化. 2024, 48(3): 101-109.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 014

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设计是竞争的源头,本文对河钢集团唐钢新区流程的设计理论与总体目标、平面布置、车间布置与优化及运行效果等方面进行了剖析。流程以冶金流程工程学理论为指导,采用动态精准设计方法,从总图布置设计、车间平面布置和优化、物流运输设计等方面构建优化的流程网络,实现了简捷、紧凑、集约、顺畅的目标, 使“流冶的行为按照动态-有序、协同-连续的规范运行,实现运行过程中的耗散“最小化冶。投产以来,以信息物理融合的运行思路进一步提升流程动态运行水平,全流程各区段界面运行指标取得显著进步。

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基于信息化技术的智慧物流管控平台设计与应用

周永刚

冶金自动化. 2024, 48(3): 110-116.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 015

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随着互联网、物联网技术的发展,计算机技术、通讯技术、GPS等信息技术广泛应用于物流管理领域,提高运输企业的运营管理水平成为大势所趋。在物流集中管控平台建设中,利用互联网和物联网技术,实现专门为运输/配送企业提供的全面信息化解决方案,可查看运输管理、车队管理、财务管理、客户管理等统计数据,有效提高运输的规范化、透明化、安全化运营效率。智慧物流为企业决策提供重要依据,有效实现了精准运输,减少了运输成本并提升了用户体验,使物流管理有了质的飞跃,创造了较大的经济效益。

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大型钢铁行业主题式数据治理的研究与应用

蔡珊珊

冶金自动化. 2024, 48(3): 117-124.
https://doi.org/10. 3969/ j. issn. 1000-7059. 2024. 03. 016

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在钢铁行业数字化转型的发展趋势下,创新数据管理工作模式,面向数据产生、流转、处理、应用全生命周期进行纵深管理,推进主题式数据治理。依托先进的自动化、信息化技术,实现了各级系统及智能单体设备间的互联互通,充分利用“数据驱动+平台支撑冶,构建全新生产制造和服务体系。深入探究数据治理、大数据分析与利用的有效途径,通过“数据互联互通、数据治理、数据应用冶的“三步走冶,实现对公司数以万计信息的有效应用,实现数据资源到资产的转换。打通数据关系网形成企业数据资产,真正意义上地实现将系统中“数据流冶向企业发展“价值流冶的转化,通过主题式数据治理提升公司精益化运营管控、分析决策过程的智能化水平。

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2024年, 第48卷, 第3期　刊出日期：2024-05-25

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