煉鋼-連鑄生產(chǎn)重調(diào)度方法及應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)代大型煉鋼-連鑄生產(chǎn)過(guò)程都是由多臺(tái)轉(zhuǎn)爐、精煉爐、連鑄機(jī)及多重精煉方式組成。轉(zhuǎn)爐將冶煉好的鋼水倒入鋼包（一臺(tái)轉(zhuǎn)爐內(nèi)冶煉的一爐鋼水，稱(chēng)為一個(gè)爐次），并載運(yùn)到精煉爐進(jìn)行精煉（一個(gè)爐次在不同精煉爐上多次加工，稱(chēng)為多重精煉）。精煉后的鋼水被運(yùn)送到連鑄機(jī)前倒入中間包，并經(jīng)中間包流入連鑄機(jī)連續(xù)鑄成板坯（在同一臺(tái)連鑄機(jī)上連續(xù)澆鑄的爐次集合，稱(chēng)為一個(gè)澆次）。
　　煉鋼-連鑄生產(chǎn)調(diào)度是以澆次計(jì)劃為基礎(chǔ)，在爐次的生產(chǎn)工藝路徑，爐次在轉(zhuǎn)爐、精煉爐上的加

2、工時(shí)間及運(yùn)輸時(shí)間已知不變的條件下，以澆次在連鑄機(jī)上準(zhǔn)時(shí)開(kāi)澆，澆次內(nèi)的爐次連續(xù)澆鑄及同一設(shè)備上兩相鄰爐次不產(chǎn)生作業(yè)沖突為性能指標(biāo)，確定各澆次中的爐次在哪臺(tái)轉(zhuǎn)爐、哪臺(tái)精煉爐上加工，并確定出各爐次在轉(zhuǎn)爐、精煉爐及連鑄機(jī)上的開(kāi)工時(shí)間和完工時(shí)間，形成煉鋼-連鑄生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間表（稱(chēng)為調(diào)度計(jì)劃）。
　　在煉鋼-連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，因鐵水或廢鋼（轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的原料）供應(yīng)不及時(shí)、轉(zhuǎn)爐加工后的鋼水溫度不合格、精煉加工后的鋼水溫度或成分不合格、運(yùn)輸設(shè)備（天車(chē)或臺(tái)

3、車(chē)）沒(méi)有及時(shí)到位等造成某些爐次在設(shè)備上不能按時(shí)加工，如果仍按照原調(diào)度計(jì)劃執(zhí)行，將會(huì)導(dǎo)致相鄰爐次在同一設(shè)備上產(chǎn)生作業(yè)沖突或澆次內(nèi)的相鄰爐次在連鑄機(jī)上斷澆。另外，如果某一臺(tái)轉(zhuǎn)爐或精煉爐發(fā)生故障，指派在該故障設(shè)備上的爐次不能正常加工。因此需要重新調(diào)整調(diào)度計(jì)劃。
　　煉鋼-連鑄生產(chǎn)重調(diào)度以原有調(diào)度計(jì)劃為基礎(chǔ)，在爐次的加工狀態(tài)已知、爐次的生產(chǎn)工藝路徑不變、爐次在轉(zhuǎn)爐和精煉爐上的加工時(shí)間不變、在連鑄機(jī)上的澆鑄時(shí)間不超出限定范圍、爐次的運(yùn)輸時(shí)間

4、不變的條件下，以同一設(shè)備上兩相鄰爐次不產(chǎn)生作業(yè)沖突、澆次內(nèi)的爐次連續(xù)澆鑄為性能指標(biāo)，確定各澆次中的“未加工”爐次在哪臺(tái)轉(zhuǎn)爐、哪臺(tái)精煉爐上加工及其開(kāi)工時(shí)間和完工時(shí)間，“未加工”爐次在連鑄機(jī)上的開(kāi)工時(shí)間和完工時(shí)間，形成新的調(diào)度計(jì)劃。
　　對(duì)于多重精煉情況下，同一設(shè)備上兩相鄰爐次作業(yè)沖突難以采用精確數(shù)學(xué)模型描述?，F(xiàn)有的煉鋼-連鑄重調(diào)度方法沒(méi)有考慮多重精煉，只進(jìn)行了仿真研究，難以有效應(yīng)用到具有多臺(tái)轉(zhuǎn)爐、精煉爐和連鑄機(jī)，多重精煉的鋼廠中，因

5、此目前現(xiàn)場(chǎng)采用人工調(diào)整。人工調(diào)整調(diào)度計(jì)劃，不但效率低，而且容易導(dǎo)致?tīng)t次等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、鋼水溫度下降，甚至?xí)斐蓴酀病?br>　　本文以具有3臺(tái)轉(zhuǎn)爐、6臺(tái)精煉爐、3臺(tái)連鑄機(jī)，3重精煉方式的某大型煉鋼廠的煉鋼-連鑄生產(chǎn)線(xiàn)為背景，對(duì)某一爐次不能按時(shí)開(kāi)工造成小延時(shí)或者大延時(shí)、一些爐次因某一臺(tái)轉(zhuǎn)爐或精煉爐發(fā)生故障不能按原調(diào)度計(jì)劃執(zhí)行的煉鋼-連鑄重調(diào)度分別開(kāi)展了研究，取得成果如下：
　　1.針對(duì)某一爐次不能按時(shí)開(kāi)工造成小延時(shí)的重調(diào)度問(wèn)題，以澆次

6、內(nèi)的爐次連續(xù)澆鑄為性能指標(biāo)，將同一設(shè)備上兩相鄰爐次不產(chǎn)生作業(yè)沖突作為約束方程;以“未加工”爐次在煉鋼和精煉工序上哪臺(tái)設(shè)備加工及其開(kāi)工時(shí)間、“未加工”爐次在連鑄機(jī)上開(kāi)工時(shí)間為決策變量，給出了問(wèn)題的描述。分析該問(wèn)題難以采用已有優(yōu)化方法解決的原因，提出了“未加工”爐次在連鑄機(jī)上的開(kāi)工時(shí)間優(yōu)化決策，“未加工”爐次在轉(zhuǎn)爐、精煉爐上的開(kāi)工時(shí)間優(yōu)化決策和澆鑄時(shí)間調(diào)整三部分組成的重調(diào)度策略。首先，將澆鑄時(shí)間固定，以澆次內(nèi)相鄰爐次斷澆時(shí)間最小為目標(biāo)，保持

7、爐次在原調(diào)度計(jì)劃中所指派的加工設(shè)備不變，以同一設(shè)備上兩相鄰爐次不產(chǎn)生作業(yè)沖突為約束方程，采用線(xiàn)性規(guī)劃優(yōu)化決策“未加工”爐次在連鑄機(jī)上的開(kāi)工時(shí)間;以爐次在不同設(shè)備間等待時(shí)間之和最小為目標(biāo)，采用線(xiàn)性規(guī)劃優(yōu)化決策“未加工”爐次在轉(zhuǎn)爐、精煉爐上的開(kāi)工時(shí)間。其次，在澆鑄時(shí)間限定的范圍內(nèi)，采用啟發(fā)式方法調(diào)整“未加工”、“在加工”爐次的澆鑄時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)連澆。
　　2.針對(duì)某一爐次不能按時(shí)開(kāi)工造成大延時(shí)的重調(diào)度問(wèn)題，以澆次內(nèi)的爐次連續(xù)澆鑄為性能

8、指標(biāo)，將同一設(shè)備上兩相鄰爐次不產(chǎn)生作業(yè)沖突作為約束方程;以“未加工”爐次在煉鋼和精煉工序上哪臺(tái)設(shè)備加工及其開(kāi)工時(shí)間、“未加工”爐次在連鑄機(jī)上開(kāi)工時(shí)間為決策變量，給出了問(wèn)題的描述。分析該問(wèn)題難以采用已有優(yōu)化方法解決的原因，提出了由五部分組成的重調(diào)度策略。部分一將精煉爐、連鑄機(jī)上“未加工”爐次與轉(zhuǎn)爐、精煉爐、連鑄機(jī)上“未加工”爐次分離;部分二將澆鑄時(shí)間固定，保持精煉爐、連鑄機(jī)上“未加工”爐次在原調(diào)度計(jì)劃中所指派的加工設(shè)備不變，調(diào)整其開(kāi)工時(shí)間

9、。部分三將澆鑄時(shí)間固定，確定“未加工”爐次在煉鋼和精煉工序的加工設(shè)備。部分四將澆鑄時(shí)間固定，以澆次內(nèi)相鄰爐次斷澆時(shí)間最小、爐次在不同設(shè)備間等待時(shí)間之和最小及澆次在連鑄機(jī)上準(zhǔn)時(shí)開(kāi)澆為目標(biāo)，以同一設(shè)備上兩相鄰爐次不產(chǎn)生作業(yè)沖突為約束方程，采用線(xiàn)性規(guī)劃優(yōu)化決策“未加工”爐次在轉(zhuǎn)爐、精煉爐和連鑄機(jī)上的開(kāi)工時(shí)間。部分五在澆鑄時(shí)間限定的范圍內(nèi)，通過(guò)調(diào)整“未加工”、“在加工”爐次的澆鑄時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)連澆。其中，部分一采用規(guī)則，部分二、部分三和部分五中

10、采用啟發(fā)式方法。
　　3.針對(duì)因某一臺(tái)轉(zhuǎn)爐或精煉爐發(fā)生故障而不能按原調(diào)度計(jì)劃執(zhí)行的重調(diào)度問(wèn)題，以澆次內(nèi)的爐次連續(xù)澆鑄為性能指標(biāo)，將同一設(shè)備上兩相鄰爐次不產(chǎn)生作業(yè)沖突作為約束方程;以“未加工”爐次在煉鋼和精煉工序上哪臺(tái)設(shè)備加工及其開(kāi)工時(shí)間、“未加工”爐次在連鑄機(jī)上開(kāi)工時(shí)間為決策變量，給出了問(wèn)題的描述。分析該問(wèn)題難以采用已有優(yōu)化方法解決的原因，提出了“未加工”爐次的加工設(shè)備指派，“未加工”爐次的開(kāi)工時(shí)間優(yōu)化決策和澆鑄時(shí)間調(diào)整三部分組成

11、的重調(diào)度策略。首先，將澆鑄時(shí)間固定，采用啟發(fā)式方法確定“未加工”爐次在煉鋼、精煉工序上的加工設(shè)備;以澆次內(nèi)相鄰爐次斷澆時(shí)間最小、爐次在不同設(shè)備間等待時(shí)間之和最小為目標(biāo)，以同一設(shè)備上兩相鄰爐次不產(chǎn)生作業(yè)沖突為約束方程，采用線(xiàn)性規(guī)劃優(yōu)化決策“未加工”爐次在轉(zhuǎn)爐、精煉爐和連鑄機(jī)上的開(kāi)工時(shí)間。其次，在澆鑄時(shí)間限定的范圍內(nèi)，采用啟發(fā)式方法調(diào)整“未加工”、“在加工”爐次的澆鑄時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)連澆。
　　4.采用上述所提重調(diào)度方法，開(kāi)發(fā)了煉鋼-連

12、鑄重調(diào)度軟件，在具有3臺(tái)轉(zhuǎn)爐、6臺(tái)精煉爐、3臺(tái)連鑄機(jī)，3重精煉方式的某大型煉鋼廠的煉鋼-連鑄生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用研究，并成功應(yīng)用。對(duì)于20個(gè)爐次的煉鋼-連鑄重調(diào)度問(wèn)題，本文所提方法在10秒以?xún)?nèi)可以得到有效的重調(diào)度計(jì)劃，人工調(diào)整20個(gè)爐次的調(diào)度計(jì)劃所需時(shí)間約為10分鐘;重調(diào)度計(jì)劃中平均每個(gè)爐次在煉鋼、精煉及連鑄的總等待時(shí)間為3分鐘小于人工調(diào)整的平均等待時(shí)間9分鐘。調(diào)度系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行效果表明;每天平均生產(chǎn)66爐，平均日總等待時(shí)間從814.76