第8期 蔡峻等：炼钢厂钢包周转率的影响因素 1073· 钢包在炼钢生产过程中，承担着装载和运输钢 数.可知一定时间内，连铸机浇注炉数越多或是钢 水的重要任务，与钢水温度的稳定控制、炼钢厂内 包周转个数越少，则钢包周转率越高.但是，这样 工序生产节奏和物流调控有着密切的关系.作为钢 计算的钢包周转率仅针对一台铸机，评价指标具有 包管理控制水平的重要评价指标，有效提高钢包周 片面性，很难反映出一定时间内全厂总体的钢包周 转率对减少钢包周转数量，优化钢包热状态，降低 转控制水平，只有针对全厂钢包控制水平的评价指 转炉出钢温度以及保持连铸机恒拉速浇注都有重要 标才有实际意义 意义四.因此，在保证生产连续有序运行前提下，尽 洪军等时在钢包周转过程中时间和温度的分析 量提高钢包周转率历来是炼钢厂努力实现的目标. 基础上，对钢包周转时间和投运控制进行优化，建 钢包周转率作为一项钢包管理控制的综合指 立钢包周转动态管理模式，提出衡量钢包使用个数 标，可以定义为：在一定时间内（通常为24h),炼钢 的指标一钢包周转率，但未能就生产钢种和修 厂生产炉数与全部参与生产的钢包周转数量之比， 包包龄等因素对钢包周转率的影响进行定量研究. 其表达式为 a=M Keshari等6提出钢包分类管理对钢包周转数 ，a≥0. 量进行优化，实现了通过钢包有效管理对连铸过程 式中，a为钢包周转率，M为生产炉数，n为参与 中钢水过热度的控制：但研究仅指出了一些限制钢 周转的钢包数量.当产量一定时，一段时间内参与 包周转数量的因素，如修包包龄，对钢包周转数量 生产的钢包周转数量越少，则钢包周转率越高，表 优化过程缺少必要的实验数据分析和论证. 明钢包管理控制水平越高 为研究生产作业计划与钢包周转数量的关系， 已有研究中，刘青等2-对钢包运行时间参数 张涛忉采用EM-Plant仿真软件，建立钢包周转逆 和过程钢水温降进行了研究，提出通过优化钢包周 流仿真模型，但建模未考虑实际钢包周转过程中的 转柔性时间，来提高钢包运行效率，并提出评价钢 时间波动，而且由于模型缺少对空包周转的控制， 包运行水平的重要指标 —钢包运行频率 与实际钢包周转调度不符.此外，研究只得出了生 =n 产作业计划与钢包周转数量的关系，对影响钢包周 烟 转的其他因素考虑不够全面. 式中：i为钢包运行频率，h-l:ne为8h内的 已有研究主要针对钢包周转运行时间、温降规 钢包使用个数：e为钢包运行周期，h.由上式可 律]和生产作业计划与钢包周转数量的关系，均未 知，在钢包使用个数一定时，钢包周转时间越短， 针对钢包周转率，特别是钢包周转率的影响因素进 则钢包运行频率越高.钢包周转时间因钢种的不同 行系统研究.本文在已有研究基础上，归纳出影响 有很大差别，如普通管线钢一般为170175min, 钢包周转率的典型因素，包括热修时间、生产钢种 而某种经炉外精炼双联法低磷钢的钢包周转时间可 和修包包龄等.采用EM-Plant流程仿真方法9-1， 达230235min,进而计算出的钢包运行频率差别 针对炼钢厂实际生产流程，建立钢包周转过程仿真 较大.由于缺少钢种差异对钢包周转时间影响的认 模型.建模考虑了钢包周转过程中工序处理时间和 识，钢包运行频率很难反映出实际钢包运行的控制 工位间运输时间的波动，结合实际钢包周转控制约 水平.同时，指标也未考虑产量对钢包运行频率的 束，通过输入实际生产计划，对特定条件下影响钢 重要影响 包周转率的热修时间、生产钢种和修包包龄等因素 黄帮福等对转炉炼钢厂的钢包周转过程进行 进行研究. 了研究解析，提出通过钢包状态实时监控和钢包运 1炼钢厂钢包周转解析 行过程柔性时间优化，可以有效提高钢包周转率. 同时将钢包周转率作为评价钢包控制的一项重要 1.1炼钢厂平面布置 指标， 本文研究的炼钢厂目前有2座210t转炉 T fi=Ni (BOF),2座CAS炉，1座双工位LF炉，2座双 工位RH炉，2台双流板坯连铸机(CC),2个在线 式中：为第i个连铸机的钢包周转率； 工为连铸 烘烤位，6个离线烘烤和3个热修工位，构成典型 T 机浇注炉数：T为连铸机浇注时间，m,T为第i的炼钢一精炼一连铸相结合的转炉炼钢生产模 个连铸机的钢包周转周期，min:N:为钢包周转个 式.炼钢厂平面布置如图1所示.第 8 期 蔡 峻等：炼钢厂钢包周转率的影响因素 1073 ·· 钢包在炼钢生产过程中，承担着装载和运输钢 水的重要任务，与钢水温度的稳定控制、炼钢厂内 工序生产节奏和物流调控有着密切的关系. 作为钢 包管理控制水平的重要评价指标，有效提高钢包周 转率对减少钢包周转数量，优化钢包热状态，降低 转炉出钢温度以及保持连铸机恒拉速浇注都有重要 意义[1] . 因此，在保证生产连续有序运行前提下，尽 量提高钢包周转率历来是炼钢厂努力实现的目标. 钢包周转率作为一项钢包管理控制的综合指 标，可以定义为：在一定时间内 (通常为 24 h)，炼钢 厂生产炉数与全部参与生产的钢包周转数量之比， 其表达式为 α = M n , α > 0. 式中，α 为钢包周转率，M 为生产炉数，n 为参与 周转的钢包数量. 当产量一定时，一段时间内参与 生产的钢包周转数量越少，则钢包周转率越高，表 明钢包管理控制水平越高. 已有研究中，刘青等[2−3] 对钢包运行时间参数 和过程钢水温降进行了研究，提出通过优化钢包周 转柔性时间，来提高钢包运行效率，并提出评价钢 包运行水平的重要指标 —— 钢包运行频率 fl = n re L τ re l . 式中：fl 为钢包运行频率，h −1；n re L 为 8 h 内的 钢包使用个数；τ re l 为钢包运行周期，h. 由上式可 知，在钢包使用个数一定时，钢包周转时间越短， 则钢包运行频率越高. 钢包周转时间因钢种的不同 有很大差别，如普通管线钢一般为 170∼175 min， 而某种经炉外精炼双联法低磷钢的钢包周转时间可 达 230∼235 min，进而计算出的钢包运行频率差别 较大. 由于缺少钢种差异对钢包周转时间影响的认 识，钢包运行频率很难反映出实际钢包运行的控制 水平. 同时，指标也未考虑产量对钢包运行频率的 重要影响. 黄帮福等[4] 对转炉炼钢厂的钢包周转过程进行 了研究解析，提出通过钢包状态实时监控和钢包运 行过程柔性时间优化，可以有效提高钢包周转率. 同时将钢包周转率作为评价钢包控制的一项重要 指标， fi = T Niτi . 式中：fi 为第 i 个连铸机的钢包周转率； T τi 为连铸 机浇注炉数；T 为连铸机浇注时间，min，τi 为第 i 个连铸机的钢包周转周期，min；Ni 为钢包周转个 数. 可知一定时间内，连铸机浇注炉数越多或是钢 包周转个数越少，则钢包周转率越高. 但是，这样 计算的钢包周转率仅针对一台铸机，评价指标具有 片面性，很难反映出一定时间内全厂总体的钢包周 转控制水平，只有针对全厂钢包控制水平的评价指 标才有实际意义. 洪军等[5] 在钢包周转过程中时间和温度的分析 基础上，对钢包周转时间和投运控制进行优化，建 立钢包周转动态管理模式，提出衡量钢包使用个数 的指标 —— 钢包周转率，但未能就生产钢种和修 包包龄等因素对钢包周转率的影响进行定量研究. Keshari 等[6] 提出钢包分类管理对钢包周转数 量进行优化，实现了通过钢包有效管理对连铸过程 中钢水过热度的控制；但研究仅指出了一些限制钢 包周转数量的因素，如修包包龄，对钢包周转数量 优化过程缺少必要的实验数据分析和论证. 为研究生产作业计划与钢包周转数量的关系， 张涛[7] 采用 EM-Plant 仿真软件，建立钢包周转逆 流仿真模型，但建模未考虑实际钢包周转过程中的 时间波动，而且由于模型缺少对空包周转的控制， 与实际钢包周转调度不符. 此外，研究只得出了生 产作业计划与钢包周转数量的关系，对影响钢包周 转的其他因素考虑不够全面. 已有研究主要针对钢包周转运行时间、温降规 律[8] 和生产作业计划与钢包周转数量的关系，均未 针对钢包周转率，特别是钢包周转率的影响因素进 行系统研究. 本文在已有研究基础上，归纳出影响 钢包周转率的典型因素，包括热修时间、生产钢种 和修包包龄等. 采用 EM-Plant 流程仿真方法[9−11]， 针对炼钢厂实际生产流程，建立钢包周转过程仿真 模型. 建模考虑了钢包周转过程中工序处理时间和 工位间运输时间的波动，结合实际钢包周转控制约 束，通过输入实际生产计划，对特定条件下影响钢 包周转率的热修时间、生产钢种和修包包龄等因素 进行研究. 1 炼钢厂钢包周转解析 1.1 炼钢厂平面布置 本文研究的炼钢厂目前有 2 座 210 t 转炉 (BOF)，2 座 CAS 炉，1 座双工位 LF 炉，2 座双 工位 RH 炉，2 台双流板坯连铸机 (CC)，2 个在线 烘烤位，6 个离线烘烤和 3 个热修工位，构成典型 的炼钢 — 精炼 — 连铸相结合的转炉炼钢生产模 式. 炼钢厂平面布置如图 1 所示