炼钢厂温度控制计划实现能源优化

产品与解决方案：考虑产能与温度条件的PSImetals计划炼钢厂温度控制计划实现能源优化过程控制中的能源缓冲问题从转炉或电弧炉生产粗钢到二次冶炼的复杂处理再到连铸机的铸造，钢铁生产过程要消耗大量的能源。从连铸机开始就对温度提出了要求，生产流程中的每个上游设备会有能源缓冲，用来弥补出钢和处理之间以及等待过程中的温度损失，而且能够解决非正常的停产问题。特别是对没有钢包精炼炉的工厂，为达到目标温度，工厂通常把所需要的能源缓冲配置的过多以防止不合理的生产；这意味着在不停产的的情况下要延长搅拌时间，甚至加入冷却废钢来达到所需的目标温度。如果生产延迟而产生等待时间，或由于能源缓冲不足造成温度损失，炉次温度过低就不能进行铸机生产。需要钢包2009年第3期精炼炉重新加热，如果没有钢包精炼炉则需要重新装料生产，这样消耗了过多的能源。对于这种情况通过优化的计划解决方案能够大大降低能源成本。温度是主要计划变量目前的钢铁厂计划解决方案主要是把时间计划，产能和排序作为计划的约束条件。但是，作为主要生产变量的温度，与所需的目标温度相比较，它在生产过程中是如何变化的并没有考虑进去。在没有钢包精炼炉的炼钢中，需要评估在生产结束时是否能达到铸造温度，还是根据操作员和调度员的经验和能生产管理为实现炼钢厂生产过程的总体优化，PSI与技术领先的合作伙伴德国杜塞尔多夫应用研究院VDEh-Betriebsforschungsinstitut(BFI)密切合作，将在线数学分析流程模块集成到生产管理系统PSImetals中。目前的合作是针对设备能源优化制定计划，考虑生产中的可用产能和所需的炉次温度。主要的核心是把BFI温度模型集成到PSImetals中，为炼钢厂提供温度控制计划。集成的系统能够确保炉次准时地，以正确的温度到达连铸机，这一过程取决于优化的目，是实现产能最大化，还是能源成本最小化。炼钢过程中每个阶段的进料和温度变化之间的相互作用生产管理力判断生产会受影响时停止铸机生产；同时还要求通过内部协调对后续生产订单和设备的影响做出正确的评估。BFI温度模型集成到PSImetals中可以消除温度之间的差距，因为PSImetals把温度做为重要的基本约束条件。所有与温度相关的变量都存储在PSImet-als的过程指令中，除了生产流程中发生的温度损失外，其它影响温度的因素（例如合金与其它辅料）也被计算并考虑在内。PSImetals对钢厂每个钢包进行物流跟踪，BFI的模型也能准确地评估温度状态和其对温度发展趋势的影响。在线动态预测温度发展趋势BFI温度模型在线计算设备中液态钢的当前温度，并考虑了所有的辅料和处理步骤。另外，该模型还根据规定的出钢温度，确保炉次达到连铸时符合要求的目标温度。一方面，温度模型的输入变量是PSImetals为处理时间和运输时间以及计算辅料目标值，电能输入等提供的规范；另一方面，这些变量还包括钢包温度损失率和热处理及辅料添加过程中的的热量损失。为达到目标温度，模型通过在线监控确定当前生产状况，预测其余处理步骤的炉次温度。在获得检化验分析结果和新的温度测量值时，及完成辅料添加和处理步骤后，预测数据被循环更新，也可以由事件驱动来更新。温度指导的PSImetals计划炼钢厂的计划处理定义的是一个连续的计划，可以根据目标处理时间和目标温度，以合理的温度缓冲来处理连铸之前的上游设备的炉次温度。生产流程变更所引起的新的温度预测可以在PSImetals中查找。需要指出的是，生产流程中的每次生产变化都直接影响温度变化。温度指导的计划在制定计划时会考虑温度变化因素，从而可以优化整个炉次生产的顺序。钢包循环使用计划也非常重要，因为钢包长时间的空置不仅会降低钢包温度，而且会造成更多的温度损耗。PSImetals优化了钢包循环，目的是使每个钢包都处在不断的循环中（记录钢包历史信息），缩短钢包再加热和循环的平均次数。提高效率的处理选项根据工艺路径（转炉炼钢厂、电炉炼钢资料来源：SMS集团电炉铸钢厂、有钢包精炼炉和无钢包精炼炉的钢厂），PSI-metals让调度人员能够针对质量、成本、时间和生产效率等优化各种目标值。例如，当生产设备要达产时，优化产量通常要求能源消耗能够处理更多的炉次。如果订单已经排满，而且利润足以弥补高额的能源成本，工厂仍然可以达到利润平衡。应对需求下降的措施是不断降低产量，在能源成本最小化的同时保持产能。根据优化目标，PSImetals会建议哪些是调度员可以影响的？现有的缓冲能否用完？是否要降低出钢温度？连铸的速度是否要提高？PSImetals计算变更对连铸速度的影响，以及在何通过BFI温度模型比较生产过程中计算的温度发展趋势和测量的温度数据资料来源：PSI/BFI集团时如何利用缓冲时间和温度。把BFI温度模型直接集成到PSI-metals中，在排产时考虑每个生产阶段的温度发展趋势。可以减少“感觉正确”但实际过多的能源缓冲。缩短处理时间，降低处理过程中的整体能源成本，不会增加停产的风险。信息作者：Heinz-JosefPonten，炼钢业务部经理，PSIBTGmbH网站：博士，VDEh-Betriebsforschungsinstitut公司炼钢工艺自动化部门主管用户报道：锻造工艺的生产管理系统管理层与员工对过程优化寄予很高的热情PSI生产管理系统仅用一年时间就在汉堡Hydro锻造厂成功上线，PSImetals系统设计非常直观，在锻造生产中易于操作能够支持生产过程的优化。为落实设计实施生产管理系统的战略，Hydro公司决定再次选择长期合作伙伴PSI的解决方案。基于冶金生产领域的专业经验及Hydro公司员工对PSI的高度认可，客户相信系统的转移将非常顺利，并且实现最佳的经济效益。该项目在所有参与方的努力下已获得成功。挪威铝业NorskHydro公司从2006年开始独立经营汉堡铝材锻造厂，主要以铝块、废铝和液态铝为原料轧制铝锭，年生产能力达170,000公吨，产品供应汉堡芬肯沃德地区轧制工厂。投资1200万欧元更换80年代完全纸化管理的生产和数据处理系统，集成Hydro公司SAP/R3系统确保市场竞争力。凭借铝业领域的专业经验，PSI团队设计了全面的点到点的物料控制方式，逐步替换原有系统，完全集成新投入的系统。生产管理实施策略分为三步，首先完成铸造车间解决方案的工程设计，包括定义技术规范，开发过程的适应性改编；然后，更换现有计算机系统，将部分生产工艺转移到SAP/R3；最后，把二级系统集成到生产系统中。能源与环境效益实施中逐步将双室炉、铸造炉、全自动铝锭锯床和均化炉与PSI-metals二级系统集成，PSI是全球唯一实现这种集成解决方案的供应商。锻造车间的员工也为新系统做了充分准备，2009年2月1日，新系统正式投入运行。系统调试后的第六天第一批铝锭发货，同时开出发票。汉堡Hydro厂长StephanMarleaux先生对项目团队的工作非常满意，他说:“更换旧的系统非常顺利，一点都没有影响我们正常生产。”得到员工很高的认可现在，铸造车间已开始采用PSImetals系统制定生产的详细计划，该系统在冶金行业已有丰富的实施经验，从冶金仓储管理的来料到发货，实现了生产全过程与SAPR/3业务流程的无缝集成，节省了生产成本。目前铲车、轮式装料车和钗车已配备了计量系统和便携式计算机，仓库相关的运输可直接通过WLAN进行秤重和记录。因此在物流方面实现很好的执行，这在过去是没有的。汉堡铸造车间员工在谈到新系统时表示，新的管理系统为工厂的生产带来真正意义的改善。另一个突出的优点是可以在冶炼过程中，实时集成实际的分析测量结果，从而优化炉次成份与合金配比。另外，工器具管理也显著提高了模具的使用寿命。丰富的测量数据提高了未来的产能和产量，大大降低库存，消除了批次缺陷的风险。“良好的经济效益和稳定的生产，提高工厂的竞争能力，改善了生产环境。”下一生产步骤一览无余除了下一生产步骤是关注的目标外，PSI提供的解决方案还能够完成更多的任务。生产管理系统为当前库存提供详细的信息，提示未来一两天计划要到达的废料，通过这些信息，控制成份的优化来组建未来的批次。从而降低废料库存量，最大可能减少原料的使用，节省成本。员工给予全面支持图片:来源Hydro铝业公司Hydro铝业德国有限公司Hydro铝业是全球领先的铝制品供应商，公司还涉足电力和太阳能领域。总部位于挪威，在世界40个国家设有分支机构，拥有23,000名员工。德国是全球主要的铝消费国家，Hydro德国为本国30个地区的客户提供各种类型的产品。2002年汉堡的铝轧制厂包括热轧和冷轧工艺合并到Hydro公司，并投入5000万欧元更新工厂的设备和系统，2006年Hydro公司又收购了汉堡铝锭铸造厂，总共640名员工。信息作者:CarenMohrke博士市场服务Dusseldorf采用WLAN直接传输数据生产管理