转炉炼钢厂钢包转运的物理模型

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1999.0M.006 第21卷第4期 北京科技大学学报 Vol.21 No.4 1999年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.1999 转炉炼钢厂钢包转运的物理模型 刘青”田乃媛”侯文义”卢灼洪”王志坚)李秋民》 1)北京科技大学治金学院，北京1000832)广州钢铁股份有限公司，广州5103813)新疆八一钢铁有限责任公司，83002 摘要在对炼钢厂钢包转运过程进行解析中，给出了钢包运行时间因素的数学描述，提出钢 包转运过程的“柔性时间”概念和钢包使用个数的计算方法.同时，对钢包运行的优化进行了分 析，建立了钢包转运的物理模型. 关键词物流管制：高速连铸：钢包：物理模型 分类号TF341.9:T℉777.2：TF086 近两年来我国高效连铸技术取得了重大突 三位一体的小转炉炼钢生产流程.其钢包公称 破，很多钢厂致力于此项技术的开发和应用.高 容量为15t,钢包运行现场调研实测位置及时间 速连铸的实现加快了生产节奏，炼钢厂系统原 参数如图1所示. 有的平衡被打破，并且高效连铸钢水的浇铸温 度与常规连铸相比，要求更为严格.作为炼钢厂 开始时刻 生产流程中钢水载体的钢包，其状况直接关联 出钢 结束时刻 着高效连铸生产的顺行与否，掌握钢包运行规 炉后吹氩 开始吹氢 开始吹氩 律规律，实施生产流程中钢包转运的系统调控 钢包起吊时刻 势在必行. 喂丝 到达喂丝站时刻 钢包转运的系统物理模型就是在钢铁制造 离开喂丝站时刻 流程的多维过程物流控制系统的理论框架下山， 到达回转台或模铸位时刻 开浇时刻 根据冶金过程科学工序功能的分解，用系统分 连铸回转台 浇毕时刻 析的方法，在炼钢厂生产流程时间、温度等参数 离开回转台时刻 解析的基础上，进行综合集成和优化而建立的. 倒渣位 开始倒渣 结束倒渣 该模型是以广钢转炉炼钢厂高效连铸国家“九 到达时刻 五”攻关项目为背景，内容包括：钢包运行过程 钢包维修 一 开始维修时刻 的解析，时间参数的数学描述，钢包运转个数的 维修结束时刻 确定，满包在流程当中运行的温降规律，钢包运 回炉出钢台车 到达时刻 行的优化等 图1钢包运行过程实测位置及时间参数 1钢包转运的过程解析 1.2钢包运行过程的时间解析 1.1钢包转运过程的现场实测 钢包在炼钢厂内运行过程可以分为满包和 广钢转炉炼钢厂现有3座8t氧气顶吹转 空包传搁两个阶段.其定义分别为：满包传搁阶 炉，2台3机3流R6m小方坯连铸机，铸坯断面 段是从转炉出钢后钢包开始接钢水开始，以该 均为150mm×150mm(其中1号连铸机是高效 包钢水浇铸完毕结束；空包传搁阶段是以该包 连铸攻关铸机)，精炼采用炉后在线吹氩和喂丝 钢水浇铸完毕为起点，至该包开始接下一炉钢 的方式，形成了典型的炼钢一炉外处理一连铸 水为终点， (1)满包钢水传搁过程，.满包钢水传搁过程 1999-03-12收稿刘青男，31岁，讲师 *国家”九五“攻关重点课题(No.95-5-25-03-03) 的解析见表1

第 卷 21第 期 4 年1 9 9 98 月 北 京 科 技 大 学 学 报 o J u rn a l o U f n i e v s r ity o S f c i e e e n a n d e T e h o n l o g y B e ji i n g V 6 1 一 O2 1 N 一 4 ug A . 19 9 9 转炉炼钢厂钢 包转运 的物理模型 刘 青 田l) 乃媛 l) 侯文 义 l) 卢灼洪 王2) 志 坚 2)李秋民 3 ) 北京科l) 技大学冶金学院 , 北京 10 00 8 3 2) 广州钢铁股份有限公司 , 广州 5 10 3 81 3) 新祖八一钢铁有 限责任公司 , 8 3 0 02 摘 要 在对 炼钢厂 钢包 转运 过程 进行 解析 中 , 给 出 了钢 包运 行时 间因素 的数学描 述 , 提 出钢 包 转运 过程的 “ 柔性 时间 ” 概 念和钢 包使用个数 的计算 方法 . 同时 , 对钢包运 行 的优化进 行了分 析 , 建立 了钢包 转运 的物 理模型 . 关键词 物流 管制 ; 高速 连 铸 : 钢 包 ; 物 理模 型 分 类号 T F 3 4 1 . 9 ; T F 7 7 7 . 2 : T F 0 8 6 近两 年来 我国 高效连铸 技术取 得 了重 大突 破 , 很多钢 厂 致力于此项技术 的开发和 应用 . 高 速连 铸的实现加快 了 生 产节奏 , 炼钢 厂 系统原 有 的平衡被打 破 , 并且 高效连 铸钢水 的浇 铸温 度与常 规连铸相 比 , 要 求更 为严格 . 作为炼钢 厂 生 产流程 中钢 水载体 的钢 包 , 其状况直接 关联 着高效连 铸生 产 的顺 行与否 . 掌握钢 包运 行规 律规律 , 实施 生产 流程 中钢 包 转 运 的 系统 调 控 势在 必行 . 钢 包转运 的系统物理模 型 就 是 在钢铁制造 流程的多维过程物流控制系统 的理论框架下 `” , 根据冶金过程科学 工序功 能的分解 「2 , , 用系统 分 析 的方法 , 在炼钢 厂 生产 流程 时 间 、 温度等参数 解析的基础上 , 进行综合集成和 优化而 建立 的 . 该模 型是 以广钢 转 炉炼钢 厂 高效 连铸 国家 “ 九 五 ” 攻 关项 目为 背 景 , 内容 包括 : 钢 包运 行过程 的解析 , 时间参数的数学描述 , 钢 包运转个数 的 确 定 , 满包在流程当 中运行 的温 降规律 , 钢 包运 行 的优化等 . 三位一 体 的小转炉炼钢 生 产流程 . 其钢包公称 容量为 15t , 钢包运行现场调研实测位置 及时 间 参数如 图 1 所示 . 始时刻 束时刻 始吹氢 始吹氢 一 一一一一钢 包起 吊时刻 到达喂丝 站时刻 开喂丝 站时刻 到达 回转 台或模 铸位 时刻 浇时刻 一浇毕 时刻 开 回转 台时刻 始倒渣 束倒 渣 达 时刻 始 维修 时刻 维 修结束 时刻 出 ’ 钢 { 九 蛛 L 炉 后 吹 氢 开 升 喂 丝 士一 澳 连 铸 回 转 台 倒 渣 位 少 在 钢 包 维 修 — 〕 一 二 回 炉 出 钢 台 车!一到达 时刻 1 钢 包转运 的过程解析 1 . 1 钢包转运过程的现场实测 广钢 转 炉 炼钢 厂 现 有 3 座 8t 氧气 顶 吹 转 炉 , 2 台 3 机 3 流 R 6m 小方坯连铸机 , 铸 坯断面 均 为 150 ~ ` 1 50 m m ( 其中 1 号 连铸机 是高效 连铸攻关铸机 ) , 精 炼采用 炉 后 在线 吹氢和 喂丝 的方 式 , 形 成 了典型 的炼 钢 一 炉外 处 理 一 连铸 1 9 9 9 一 0 -3 12 收稿 刘青 男 , 31 岁 , 讲 师 * 国家 ” 九 五 “ 攻关 重点课 题 ( N o . 9 5 一 5 一 2 5 ~ 0 3 一 0 3) 图 1 钢包运行过程实测位i 及时间参数 1 . 2 钢包运行过程 的时间解析 钢包在炼钢 厂 内运行过程可 以分为满包和 空包传搁两个阶段 . 其定义分别为 : 满包传搁阶 段 是从转炉 出钢后 钢包开 始接钢 水开始 , 以该 包 钢水浇铸完毕结束 ; 空包传搁 阶段 是以 该包 钢 水浇铸完毕为起点 , 至 该包 开 始接 下 一炉钢 水为终 点 . ( l) 满包钢 水传搁过程 . 满包钢 水传搁过程 的解析见 表 1 . DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1999. 04. 006

Vol.21 No.4 刘青等：转炉炼钢厂钢包转运的物理模型 ·339· 表1满包传搁过程的时间参数 序号 数据项名称 t/min ta/min t/min 样本容量 均方差 转炉出钢时间 2.37 5.82 1.10 226 0.18 2 出钢毕到吹氯位运行时间 0.47 0.68 0.33 226 0.20 3 吹氯时间 1.70 2.88 0.37 56 0.44 吹氩毕到等待位时间 0.75 1.33 0.47 48 0.81 5 钢包等待吊运时间 2.32 10.00 0.08 48 0.86 6 钢包运输时间（从吹氬站到喂丝站） 2.17 2.60 1.50 48 2.00 7 过跨车运输时间 0.52 0.70 0.22 31 12.67 8 喂丝时间 0.70 1.15 0.28 50 5.64 喂丝毕到等待位时间 0.47 0.70 0.22 30 8.21 10 等待天车吊运时间 0.55 10.00 0.00 9.67 11 天车吊运钢包到连铸平台时间 1.60 2.28 0.87 3 4.12 12 钢包在连铸平台等待开浇时间 6.00 15.00 0.00 3.80 13 钢包浇注时间 19.00 30.00 11.00 38 1.31 总计 38.60 (2)空包传搁过程.空包传搁过程的解析见 2钢包转运过程时间参数数学描述 表2.由于空包传搁过程随意性大，各段时间均 方差高，表中未列出其值，后文还要进行详细的 在钢包运行过程时间参数解析的基础上， 讨论. 可抽象出钢包运行时间参数的数学表达式如 下： 表2空包传搁过程的时间参数 14 序 平均值/最大值/最小值/样 Iga=∑A1u+∑△12= 号 数据项名称 min min min 本 △11+△t2+△3+△t4+△ts+△ti6+ 1 空包在铸机上等待吊离 2.60 13.00 1.00 40 2 天车挂钩到离开 0.35 1.23 0.15 △t,+△1g+△9+△to+△t1+△f2+ 3 天车离开到锅包放好 1.88 9.78 0.68 54 △t3+△t14+△to+△i21+△tz+△123+ 4 钢包放好到包车开动 0.15 0.28 0.03 54 △14+△l2s+△6+△i2m+△l2a+△19+ 5钢包车开动到停止 0.84 3.45 0.40 55 6 天车到位至离开 0.69 3.67 0.17 △i2o+△i2n+△t22+△i2n+△lzH (1) 7天车离开至开始倒渣 1.04 8.92 0.17 49 8钢包倒渣至倒渣毕 0.75 13.25 0.83 44 3钢包转运的优化 9钢包倒渣毕至到修理区 0.46 0.75 0.02 42 10空包放在修理区至修理毕 8.59 68.75 0.33 46 11空包修理毕到开始挂钩 19.39 55.08 0.08 3.1钢包运行过程的“柔性时间”概念 12天车开始挂钩到离开 0.82 3.33 0.42 59 由表1和表2可知：满包钢水运转时间是 13天车离开至出钢车 0.77 1.25 0.50 6038.60min,空包传搁时间为55.50min,钢包运行 14钢包等待出钢 16.00 18.00 8.00 57 总计 周期为满包钢水传搁时间和空包传搁时间之 55.50 和，即94.10min.为进一步研究钢包运转的优化 13满包传搁过程的温降情况 问题，本文提出钢包运行过程“柔性时间”的概 由于现场测温条件的限制，有些温度参数 念，即钢包在炼钢厂生产流程中不同工位间传 未能取得，故温降分析仅以可测得的温度点来 搁时，等待作业所用时间，归纳如表3. 进行，温降计算分为以下3段来进行：出钢前一 为便于下文讨论，还须定义钢包“理想运行 炉后吹氩毕，炉后吹氯毕一喂丝毕，喂丝毕一中 周期”概念，即在炼钢厂实际生产作业水平的前 包第一次测温，详细结果见图2. 表3钢包运行过程的“柔性时间” 转炉出钢 炉后吹氩 平均值/最大值/最小值/ 喂丝 中包第-一次测温 号 数据项名称 min min min 81-104℃ 10-25℃ 40-70℃ 炉后吹Ar毕钢包等待吊运2.3210.000.83 平均时间： 乎均时间： 平均时间： 2 精炼毕钢水等待天车吊运0.55 10.00 0.00 4 min 3.5 min 5.5 min 钢包在连铸平台等待开浇 6.00 15.00 0.00 温降速率： 温降速率： 温降速率： 4 空包连铸平台上等待吊离2.60 13.00 1.00 23.5℃/min 9.3℃/min 5空包修理完毕后等待使用19.40 55.800.83 3.5℃/min 6空包等待出钢时间 16.00 20.008.00 图2转炉炼钢厂生产流程满搁过程的温降（钢种20MnSi) 7合计 46.87

V b l . Z I N o . 4 刘 青等 : 转炉炼 钢厂 钢包 转运 的物 理模型 一 3 3 9 - 表 1 满包传搁 过程的时间参数 序号 数据项名称 几 了m i n t而 /m i n 瑞i 。 /m i n 样本容量 均方差 204818618 0 ó ”Cn à n óU 1 2 3 4 5 6 7 8 9 l 0 1 l l 2 13 转炉 出钢时间 出钢毕到吹氢位运行时间 吹氢时间 吹氢毕到等待位 时间 钢包等待 吊运 时间 钢包运输时间 (从吹氢站到喂丝站 ) 过跨车运输时间 喂丝时间 喂丝毕到等待位时间 等待天车吊运 时间 天车吊运钢包 到连铸平台时间 钢包在连铸平 台等待开浇时间 钢包浇注时间 总计 2 2 6 2 2 6 2 . 00 12 . 6 7 42 `1, n1 6 l `孟,U I ùR 冉` ù … 以民、óù.O片凡月j - 乙空一X àU0 I n ù n 以咤孟乙八,nOù , `件峥月, j以úōōt、内乙汽J, j n 凡ù月J12 . 八吕1 n 甘`,民ù内乙ù n à,矛 n U曰n 1 r j月tnJ ù ` ``,一件,只ùnU n ù . 0 … n1 ùnU n ù 1 ǎ”n日ùó n 甘甘八nUI 电且. `一X,0 àù,、 n U ǎ ln ùUI 狱ēU了ù ó 0Of, n U护月O 1 . 1 … ó、 à`n,U l ó`,U ǐ UI 己人胜 0 . 7 0 10 . 0 0 2 . 2 8 15 . 00 3 0 . 0 0 063740752517 , ù ù日01 , ù`, ǎ“ ù八UO à x 了只On, ù (2 ) 空 包传搁过程 . 空 包传搁过程 的解析见 表 2 . 由于 空包传搁过程随意性 大 , 各段 时 间均 方差 高 , 表中未列 出其值 , 后 文 还要进行详细 的 讨论 . 2 钢 包转运过程时间参数数学描述 在钢 包运行 过程 时 间参数解 析 的基础 上 , 可 抽 象 出 钢 包运 行 时 间参数 的数学表 达 式如 下 : 表 2 空包传搁过程 的时间参数 14 14 平均值 /最大值 / 最小值 / 俪包 = 艺△lt , + 艺△jtz 二 样一木40575829465057 业.30978.123 数 据 项 名 称 m i n 0- 0683483205巧17 ù 1)0 ù 0OC ùnn 甘ùU 0 nU n ù只 75 :75 名0 2503 ù勺315 `尸UJ l , l 空包在铸机上等待 吊离 .2 60 天车挂钩到离开 .0 35 天车离开到钢包放好 L 8 钢包放好到包车开动 .0 巧 钢包车开动到停止 .0 84 天车到位至离开 .0 69 天车离开至开始倒渣 L 04 钢包倒渣至倒渣毕 .0 75 钢包倒渣毕至到修理区 .0 46 空包放在修理 区至修理毕 .8 59 空包修理毕到开始挂钩 19 .3 9 天车开始挂钩 到离开 .0 82 天车离开至出钢车 .0 ” 钢包等待出钢 16 .0 0 总 计 5 5 . 5 0 卜 1 ] 钓 △t . ; + △r ,: + △r 13 + At ,; + △t ; 5 + △t ,。 + △t ; : + △t l: + △t 19 + △t , ,。 + △t川 + △t , ; : + △r l: , + △r ,: ; + △2t 。 + △九 1 + △2t : + △2t 3 + △九。 + △九5 + △九 6 十 △九7 十 △乙 : 十 △九 9 + △九 ,。 + △t2 , , + △tZ 12 + △t2 . 3 + △乙 14 ( l ) 序一号1 `, ó j 0 . 28 3 . 4 5 3 . 6 7 呀ōJ 、甘 8 . 9 2 13 . 2 5 尹01了 3 钢 包转运 的优化 3 . 1 钢包运行过程的 “ 柔性时间 ” 概念 由表 1 和表 2 可 知 : 满包钢 水运转 时间是 3 8 . 6 0 m i n , 空 包传搁时 间为 5 5 . 5 0 m i n , 钢包运 行 周 期 为满包 钢水 传搁 时 间和 空包传 搁 时 间之 和 , 即 9 4 . 10 m in . 为进一 步研究钢包运转 的优 化 问题 , 本 文 提 出钢包运行过程 “ 柔性时 间 ” 的 概 念 , 即 钢包在炼钢 厂 生产 流程 中不 同工 位 间 传 搁 时 , 等待 作业所用时 间 , 归纳如表 3 . 为便于 下 文 讨论 , 还须定义钢包 “ 理想运 行 周 期 ” 概念 , 即在炼钢 厂 实际 生 产作业水平 的前 兑甘 9 nU I 内乙月,Jf .几. `且,二二,. . , 二 1 . 3 满包传搁过程的温降情况 由于 现场测 温条件 的限制 , 有 些温度 参数 未能取得 , 故温 降分析仅 以可 测得 的温 度点来 进行 . 温 降计算分为 以下 3 段来进行 : 出钢前一 炉 后 吹氨毕 , 炉 后 吹氢毕一喂丝 毕 , 喂丝 毕一中 包第 一 次测温 , 详 细 结果见 图 2 . 表 3 钢包运行过程 的 “ 柔性 时间 ” 转炉 出钢 平均 时间 : 4 m i l 平均时间 : 温降速率 : 5 . 5 m i n 23 . 5℃ /m i n 温 降速率 : 9 , 3 ℃ /m i n 数据 项名称 平均值/ 最大值/ 最小值/ I n l n n l l n 炉后吹 A r 毕钢包等待 吊运 2 . 犯 精炼毕钢 水等待天车 吊运 .0 5 钢包在连铸平 台等待开浇 .6 0 空包连铸平 台上等待 吊离 2 . 60 空包修理完毕后等待使用 19 .4 0 空包等待 出钢时 间 16 .0 0 合 计 4 6 . 8 7 】1 l l n 0 8 3 0 . 0 0 nU o “0 ù n ù 0 nU 0 0 … n曰 0 内`J口.1 110 1 1. ō f à , ù 序一号1 o n 丹ù、 0 n à曰nUO6 . … nU .i J C兄ù à一 `内,j 咔月ō、 à 尹012 图 2 转炉炼钢厂生产流程满搁过程的温降 (钢种 20 M sn i)

·340· 北京科技大学学报 1999年第4期 提下，去除钢包在生产流程中转运的柔性时间 29.73min:空包总传搁时间为55.50min,柔性时 后钢包运行一个周期所用的时间，表示为： 间38min,得出理想空包传搁时间为17.50min. 片=-作 (2) 总体上看，广钢转炉厂高效连铸攻关前钢 式中：片为钢包理想运行周期，min;为钢包实 包运转调度的指导思想是确保满包钢水的等待 际运行周期，min;t为钢包运行过程的柔性时 时间最少，该思想在一定程度上得以较好的贯 间，min. 彻；如：满包阶段的钢包柔性时间只占总柔性时 由前可知，现生产条件下钢包运行周期为 间的18.9%(8.87min/46.87min=18.9%),而对 94.10min,钢包运行过程的柔性时间是46.87 占81.1%的空包传搁柔性时间的缩短尚欠考虑. min,根据(2)式可计算出理想运行周期为47.23 要加速钢包的运转过程，提高钢包的使用效率 min,即实际钢包运行周期比理想值多出46.87 主要应从缩短空包传搁过程入手，重点缩短钢 min,占了钢包运行周期的49.8%，可见对钢包进 包自维修结束到开始接钢的过程时间，该过程 行优化运行的潜力很大. 的实际时间长达35.4min,占钢包运行过程总柔 3.2钢包使用个数的时间计算法 性时间46.87min的75.5%，占空包传搁柔性时 设炼钢厂每班8h共冶炼X炉钢水，钢包运 间38min的93.2%. 行周期为，则钢包周转个数可由式(4)计算得知： (3)钢包使用个数的优化. N=XD×h/60×8 (3) (a)钢包在理想运行周期的使用个数.在广 式中：N为钢包使用个数，个：X”为每班 钢转炉厂实际生产水平下（每班生产38~40 最大冶炼炉数，炉；片为钢包运行周期，min;60 炉，钢包转运周期94min),8个钢包即可满足生 为1h换算成60min:8为每班生产时间8h.由 产需要，现场为保证高效连铸生产的稳定性，使 上述公式可以确定钢包使用个数、每班冶炼炉 用9个周转钢包.当钢包按理想运行周期运转 数与钢包运行周期之间的关系，见图2. 时，由图3可知5个钢包就可满足生产需要. 9 (b)排除生产过程中钢包运转受一些不定 母班冶炼炉数：3842炉 因素的影响和必要的等待时间，在生产工序作 7 业水平保持不变的前提下仅着眼于钢包传搁过 新 程的系统调控，将钢包运行周期由94.10min缩 短至80~85min,即将现有的9个周转钢包钢 紧 4 减至7个.若炼钢或连铸等主要生产工序的作 3 业水平进一步提高，使得钢包运行过程时间继 94 85 75 65 55 45 续缩短，钢包运转的个数还可进一步优化至6~5 钢包运行周期/min 个，即钢包运行周期缩短至50~75min.钢包使 图3钢包使用个数与运行周期的关系 用个数的减少，可优化生产流程中钢包的配置 33钢包转运的优化 和运行，从根本上杜绝各工序随意占用钢包的 (1)钢包运行优化的措施.钢包运行的优化 现象。 涉及到钢包运转整个过程所牵扯的各环节：钢 (4)钢包运行过程的温降分析.由表1知， 包维修、转炉冶炼和连铸浇钢，特别是天车的作 从出钢完毕到连铸开浇的满包运行阶段有887 业等，需要用整体的观念对钢包运行实施系统 min的等待时间，这就意味着在各工序生产作 的协调和优化.对钢包传搁过程中无效占用天 业水平不变的条件下每包钢水至少要多损失 车时间较长的环节，如满包从转炉到喂丝站，从 31.5℃（见图2，按3.5℃min的温降速率计算）. 喂丝站到连铸机，空包从连铸机到钢包维修站 空包运转阶段总时间55.5min,即每包钢水均要 以及修毕钢包从维修站上转炉炉后钢包车等， 补偿满包和空包传搁过程的各种温降，这就是 均应优化作业，提高天车的作业效率. 造成转炉出钢温度偏高、后吹率高、炉龄短的直 (2)钢包运行时间参数的进一步分析，钢包 接原因.同时高温出钢必然增加消耗，缩短钢包 运行周期分为满包和空包传搁时间两个部分， 寿命，使生产成本上升，对高效连铸生产尤为不 由前数据得出：钢包的满包传搁时间是38.60 利.钢包运行柔性时间的缩短，钢包使用个数的 min,柔性时间8.87min,则理想满包传搁时间为

. 3 4 0 - 北 京 科 技 大 学 学 报 1 9 9 9 年 第 期 4 提下 , 去除钢包 在生 产流程 中转运 的柔 性时 间 后 钢 包运 行一 个周 期所用 的时间 , 表示为 : 片= 片一片 ( 2 ) 式 中 : 片为钢包理想运行周 期 , m in ; 玲为 钢包实 际运 行周 期 , m in ; 跨为钢 包运行过程 的柔性 时 间 , m i n . 由前 可 知 , 现生产条 件下 钢包运 行周期为 9 4 . 10 m in , 钢 包运 行过 程 的柔性 时 间 是 46 . 87 m in , 根据 (2 ) 式可 计算 出 理想运行周期为 47 . 23 m in , 即 实际 钢 包运行 周 期 比理想 值多 出 46 . 87 m in , 占了钢 包运行周 期的 49 . 8% , 可见对钢包进 行优 化运行 的潜力很大 . .3 2 钢包使用 个数的 时间计算法 设炼 钢 厂 每班 s h 共冶炼 X 炉钢 水 , 钢包运 行周 期为 , 则钢 包周转个数可 由式 (4) 计算得知 : NlL = 礁 公 D x 片/ 6 0 x s ( 3 ) 式 中 : 片 为钢 包使用个数 , 个 ; 怎长昙为每班 最 大冶炼炉 数 , 炉 ; 片为钢 包 运 行周 期 , m in ; 60 为 l h 换算成 60 m in ; 8 为每班 生 产 时间 s h . 由 上述 公 式可 以 确定 钢 包 使用 个数 、 每班 冶炼炉 数 与钢包运行 周 期之 间的关 系 , 见 图 2 . 每班冶炼 炉数 : 3 8 一 42 炉 9 4 8 5 7 5 6 5 5 5 4 5 钢包运行周期 /m in 图 3 钢包使用个数与运行周期的关系 .3 3 钢包 转运 的优化 ( l) 钢 包运 行优化 的措施 . 钢 包运行 的 优化 涉及 到钢 包运 转整个过 程所牵扯 的 各环节 : 钢 包维修 、 转炉冶炼和 连铸浇钢 , 特别是天车 的作 业等 , 需要用 整 体的观念对钢 包运行 实施系统 的协 调和 优化 . 对钢 包传搁过 程 中无 效 占用 天 车 时间较长的 环节 , 如 满包从 转炉 到 喂 丝 站 , 从 喂 丝 站 到连铸机 , 空 包从连铸 机到钢 包 维修站 以及 修毕钢包 从维修 站 上 转炉 炉 后 钢 包车等 , 均应优化 作业 , 提 高天车 的作业 效率 . (2 )钢 包运行 时间参数 的进 一 步分析 . 钢包 运 行 周 期分为 满包和 空 包传搁 时间 两 个 部分 . 由前数据 得 出 : 钢包 的满包传搁 时 间是 38 . 60 m in , 柔性时间 8 . 87 m in , 则理想满包传搁 时间为 2 9 . 7 3 m i n ; 空包 总传搁时 间为 5 5 . 5 0 m i n , 柔性时 间 3 8 m in , 得 出理 想 空 包传搁 时间为 17 . 50 m in . 总体上看 , 广钢 转炉厂 高效连铸攻 关前 钢 包 运转调度的指导思想 是确保满包钢水 的等待 时间 最少 , 该思 想 在 一 定程 度上得 以较好 的 贯 彻 ; 如 : 满包阶段的钢包柔性 时间只 占总柔性时 间的 18 . 9% ( 8 . 8 7 m i川4 6 . 8 7 m i n = 1 8 . 9% ) , 而对 占81 . 1% 的空 包传搁柔性时间的缩短 尚欠 考虑 . 要 加速钢包 的运转过程 , 提高钢包 的使用效 率 主 要应从缩短空 包传搁过程入手 , 重点缩短钢 包 自维修结束到开 始接钢 的过程 时间 , 该过程 的实际 时间长达 35 . 4 m in , 占钢包运行过程总柔 性 时间 4 6 . 87 m in 的 75 . 5% , 占空 包传搁 柔性时 间 3 8 m i n 的 9 3 . 2% . (3 ) 钢 包使用 个数的优化 . ( a) 钢包 在理 想运行周期 的使用个 数 . 在广 钢 转炉厂 实际 生 产水平下 ( 每班 生产 38 一 40 炉 , 钢 包 转运 周 期 94 m in) , 8 个钢 包即 可满足生 产 需要 , 现场 为保证 高效连铸生 产的稳定性 , 使 用 9 个周 转钢 包 . 当钢 包 按理想运行 周 期运转 时 , 由 图 3 可 知 5 个钢 包就 可 满足生 产需要 . (b ) 排除生 产 过程 中钢 包 运转受一 些 不 定 因 素 的 影 响 和 必 要 的等 待时 间 , 在 生产 工序作 业水平保持不 变的前提 下 仅着眼 于钢 包传搁过 程的系统 调 控 , 将钢 包运 行周 期 由 94 . 10 m in 缩 短至 80 一 85 m in , 即 将现有 的 9 个周 转钢 包钢 减至 7 个 . 若炼钢 或连铸等主 要生产工 序 的作 业水平 进 一 步提高 , 使得钢包运 行过程 时 间继 续缩短 , 钢 包运转的个 数还可进一步优化至 6一5 个 , 即钢 包运行周 期缩短至 50 一 75 m in . 钢包 使 用 个数 的 减少 , 可 优化生 产 流程 中钢 包 的配 置 和 运行 , 从根本 上 杜绝各 工序 随意 占用钢包 的 现象 . (4 ) 钢 包运行 过程 的温 降分析 . 由表 1 知 , 从 出钢 完 毕到连铸 开 浇的满包运行阶段有 .8 87 m in 的 等待 时间 , 这就 意 味着 在各工序 生产作 业 水平 不 变 的条件 下 每 包钢 水至 少要 多损 失 31 . 5 ℃ ( 见 图 2 , 按 3 . 5℃ m/ in 的温 降速率计算 ) . 空 包运转阶段总时间 5 . 5 m in , 即每包钢水均要 补 偿满 包和 空 包传搁过程 的各种温 降 , 这就是 造成转炉 出钢温度偏高 、 后 吹率高 、 炉龄短的直 接原因 . 同时高温 出钢必然增加消耗 , 缩短钢包 寿命 , 使生产成本上 升 , 对高效连铸 生产尤 为不 利 . 钢 包运 行柔性时间的缩短 , 钢包 使用个数 的 只7 . 了Oō工月t气J 、ú 象吸恻切基-<\

Vol.21 No.4 刘青等：转炉炼钢厂钢包转运的物理模型 ·341· 减少，必将降低出钢温度，为优化高效连铸生产 的协调、匹配，具有指导作用.同时优化了钢厂 的温度制度打下基础， 流程中钢包运转的过程，为高效连铸生产的顺 行提供了坚实的保证 4结论 参考文献 钢包运行物理模型的建立对于认识转炉炼 【殷瑞钰.钢铁制造流程的多维物流控制系统.金属学 钢厂的物流运行规律，掌握钢厂工序间时间因 报，1997,33(1)：29 素的衔接、协调，温度因素的传递、节约，物质量 2殷瑞钰冶金工序功能的演进和钢厂结构的优化.金属 学报，1993,29(7)：289 符号说明： 6炼钢厂生产流程中钢包运行周期： △，满包钢水在各工位间传搁及动作时间： △：转炉出钢时间： △：出钢毕到炉后吹氩位运行时间： △：吹氩时间： △t,吹氩毕到等待位时间： △1：钢包等待吊运时间： △1s钢包运输时间（从吹氩站到喂丝站）： △，钢包到精炼工序至钢包车开动时间： △1，钢包车运输时间： △，喂丝时间： △。喂丝毕到等待位时间： △等待天车吊运时间： △天车吊运钢包到连铸平台时间： △钢包在连铸平台等待开浇时间： △。钢包浇注时间： △空包在各工位间传搁及动作时间： △：。浇毕钢包随回转台转动半周时间： △，空包在铸机上等待吊离时间： △：天车挂钩到离开时间； △知天车离开到钢包放好时间： △4钢包放好到包车开动： △：包车开动到包车停止时间： △%天车到位到离开时间： △，天车离开到开始倒渣时间： △钢包倒渣到渣毕时间： △。钢包倒渣毕到修理区时间： △空包放修理区到修理毕时间： △！空包修理毕到开始挂钩时间： △天车开始挂钩到离开时间： △，天车离开到出钢台车时间： △4钢包等待出钢时间. Physical Model of Ladle Cycling for Converter Plant Liu Qing,Tian Naiyuan,Hou Wenyi,Lu Zhuohong?,Wang Zhijian,Li Oiumin, 1)Metallurgy School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Guangzhou Iron&Steel Co.Ltd.,Guangzhou 510381 3)Xingjiang Bayi Iron Steel Co.Ltd.,Xingjiang 830022) ABSTRACT On the bases of developing technology of high speed continuous casting,this paper analyzed the process of ladle transporting in converter plant of Guangzhou Iron Steel Co.Ltd.was analyzed,and time factor of ladle cycling in mathematics was described.A new conception of flexible time was set forth,and a kind of method on quantity of ladle calculating was provided.Meanwhile,by studied optimization of ladle transporting in the production route thoroughly,physical model of ladle cycling was established. KEY WORDS mass flow control,high speed continuous casting,ladle,physical model

V心1 . 2 1 N o . 4 刘青 等 :转 炉炼钢 厂钢 包转 运 的物理 模型 . 3 4 1 . 减少 , 必 将 降低 出钢 温度 , 为优化高效连铸 生产 的温 度制 度打 下 基础 . 4 结论 钢包 运行物理 模型 的建立对于 认 识转炉炼 钢厂 的物流运行规律 , 掌握钢 厂 工 序 间时间因 素的衔接 、 协调 , 温度 因素 的传递 、 节 约 , 物质量 的协调 、 匹 配 , 具 有指导作用 . 同 时优化 了钢 厂 流 程 中钢 包 运转 的过程 , 为高效连 铸生 产的 顺 行提供 了坚 实的保 证 . 参 考 文 献 1 殷瑞钮 . 钢铁制造流程的多维物 流控制系统 . 金属学 报 , 19 97 , 3 3 ( l ) : 2 9 2 殷瑞钮 . 冶金工序功能的演进和钢厂结构 的优化 . 金属 学报 , 19 9 3 , 2 9 ( 7 ) : 2 8 9 符号说明 : 坛包 炼钢 厂生产流程 中钢包运行周期 ; △t l 、 转炉 出钢时间 ; 左 1 3 吹氢时间 : 配 t , 钢包等待 吊运时间 ; 山 l , 钢包到精炼工序至钢包车开动时间 : 配 1 , 喂丝时间; △lt : 等待天车 吊运时间 ; 山 l t 3钢包在连铸平 台等待开浇 时间; △气 空包在各工位 间传搁及动作 时间 : △` , 空包在铸机上等待吊离时间; △九3 天车离开到钢包放好时间 : △` , 包车开动到包车停止时间 ; △九: 天车离开到开始倒渣时间 ; 奴 , 钢包倒渣毕到修理区时间 ; 颇 1: 空包修理毕到开始挂钩时间 ; 奴 13 天车离开到 出钢台车 时间 ; △lt , 满包钢水在各 工位 间传搁及动作时间 ; △lt Z 出钢毕到炉后 吹氢位运行时间 ; △ lt ; 吹氢毕到等待位时间 ; △lt 。 钢包运输时间 (从吹氢站到喂丝站 ) ; △lt 。 钢包车运输时间 : △t l ,。 喂丝毕到等待位时间 ; △t l l: 天车 吊运钢包到连铸平 台时间 : △t 、 t : 钢 包浇注时间 ; △九 。 浇毕钢包 随回转台转动半 周时间 ; △九2 天车挂钩到离开时间; △乙4 钢包放好到包车开动 ; 颇 。 天车到位到离开时间 : 颇 : 钢包倒渣到渣毕时间 ; △ltz 。 空包放修理区到修理毕 时间 ; △;lt : 天车开始挂钩到离开时间 : △:lt ; 钢包等待 出钢时间 . P h y s i e a l M o d e l o f L a d l e C y e li n g fo r C o vn e rt e r P l ant L i u Qign , ’ , iaT n Na iy u a n ” , oH u 肠毋i , ’ , L u hZ u o h o 心 ’ , 肠gn hZ ij i a n , ’ , L i Qi u m i n , ) , l ) M e t a ll u 电 y S e h o l , U S T B e ij i n g , B e ij in g 1 0 00 8 3 , C hi n a Z ) G u an g hz o u I r o n & S t e e l C o , L td o G u an g hz o u 5 10 3 8 1 3 ) X i n 自ian g B ay i I r o n & S t e e l C o 无t d , X i n自ian g 8 3 0 0 2 2 ) A B S T R A C T o n ht e b a s e s o f d e v e l o Pi n g t e e hn o l o gy o f h i g h s Pe e d e o n t i n u o u s e a st i n g , ht i s Pap e r a n a l y z e d ht e Por e e s s o f l a d l e tr an s Po rt i n g i n e o n v e rt e r Pl a n t o f G u a n g Z h o u I r o n & S t e e l C o . L t d . w a s a n a l y z e d , a n d t im e af c t o r o f l a d l e e y e li n g i n m a th e m a t i e s w a s d e s e ir b e d . A n e w e o n e e Pt i o n o f fl e x ib l e t im e w a s s e t fo hrt , a n d a ik n d o f m e ht o d o n q u a n t i yt o f l a d l e e a l e u l at i n g w a s P r o v id e d . M e an w h il e , b y s tu d i e d o P tim i z at i o n o f l a d l e tr an s P o rt i n g i n ht e Por du e t i o n r o ut e ht o r o u g h ly , P冲s i e a l m o d e l o f l a d l e e y e li n g w a s e s t a b li s h e d . K E Y W O R D S m a s s fl o w e o n tr o l , h i g h s Pe e d e o n t i n u o u s e a s t i n g , l a d l e , P坤s i e a l m o d e l