3-制造流程中的时间因素

钢铁制造流程中的时间因素2013.10问题研究时间的必要性？有没有把简单问题复杂化的趋势？时间问题在钢铁生产流程中的具体体现是什么？研究时间的理论体系和方法体系是什么？怎样和实际结合？提纲前言一般意义上的时间概念对钢铁制造流程中时间因素的认识关于钢铁制造流程中时间的新概念时间因素和钢铁流程连续化程度薄板坯连铸连轧流程中的时间因素关于进一步研究时间因素的几点思考实例-全三脱大型钢厂的设计与运行设想一般意义上的时间概念对时间的一般理解时间和空间是体现物质存在和运动的基本形式。空间体现物质存在和运动的广延性。时间体现了物质存在形式和运动过程的长短、体现了客观事物运动变化过程的周期性及其循环的规律。过程和流程中，时间是一个至关重要的因素，流程是在时间维中展开的。一般意义上的时间概念一般意义上的时间涵义时间是运动过程的量度。属于物理范畴的时间，是有关事件或物理和/或化学过程长短的量，是事件存在之久暂，物理和/或化学过程之长短。时间因素表征了状态与状态、事件与事件、状态（或事件）与过程、过程与过程之间的相互关系。时间是对整个宇宙总过程的抽象，是所有可观察到的客观现象、事物运动变化在主体意识中的一种反映；是在主观世界理想化、标准化、模式化的绝对均衡地流逝着的、理论上统一的时间。这是哲学意义上的时间。一般意义上的时间概念时间的特点经典力学系统的描述，时间只是一个外在的参数，过去与未来是对称的;如：牛顿方程22dtxdmF一般意义上的时间概念时间的特点对于用热力学、统计物理学、自组织理论等描述的大量的物质运动系统，时间具有方向性，过去与未来不对称。人们可以实现从空间中的一点移到另一点。但是人们不能把时间倒过来。例如：热传导的傅立叶方程22),(),(xtxTttxT一般意义上的时间概念时间的特点在现实的过程、流程、系统中，时间是不断向前延伸的一维数轴，具有不可逆性和连续性。时间是物质运动、循环、变化一系列周期不同的理想化、标准化的过程。一般意义上的时间概念时间、时钟和时钟推进计划时间、时间周期和频率具有同一性，都是周期性运动及其过程时间之间的比率。时钟是周期性的计时系统，也可以看成是标准频率发生器。时间——事物运动过程的长短，是以稳态的物质运动重复变化一个周期的过程，即以周期及其倍数作为单位来量度的。频率与周期互为倒数。频率是将循环运动过程与时钟所显示的运动过程（标准数值）相对比。反之，将时钟所显示的运行过程与循环运动过程相比，也就得出了它的周期。一般意义上的时间概念值得注意：在现在的科技条件下，微观、中（介）观的周期现象相对地易于察觉、易于考量；宏观的、复杂的、缓慢渐进的演变则往往不易察觉、难以考量，甚至易被忽视。由此，在考察不同尺度、不同层次的运动过程时，一定不要忽视相应的时间尺度的重要性。而且，应该更加警惕到这样一点，当在考察总体的宏观的过程运动时，千万不要迷失在微观过程的细节之中，否则，往往会导致在时间尺度上只见“树木”不见“森林”。因此，在研究宏观的、大尺度的或是复杂的、高层次的过程系统时，应把握好相应的时间尺度。对钢铁制造流程中时间因素的认识时间是一个基本参数，同时又是目标函数在研究过程行为或生产过程的控制中，时间参数往往被局限地认为是一个随机自变量，具有很大的不确定性，因而觉得很难研究或不值得研究。在冶金流程中，时间作为一个重要的目标值却往往被忽视。但时间的体现无处不在对钢铁制造流程中时间因素的认识冶金过程动力学和冶金反应工程学的作用钢铁制造流程工序功能的演进和重新组合优化炼钢生产组织和调度电弧炉炼钢工艺的变化氧气转炉炼钢技术的出现和发展连续铸钢技术的发展薄板坯连铸连轧工艺的兴起和发展对钢铁制造流程中时间因素的认识高炉混铁炉转炉模铸均热炉初轧机/开坯机加热炉二次成材1铁水预处理转炉二次冶金连铸冷清理加热炉热轧机23热清理加热炉热轧机4加热炉热轧机5角部加热热轧机6缓冲加热精轧机7卷取装置1——模铸钢锭冷装轧制(IC-CCR)；2——连铸坯冷装炉轧制(CC-CCR)；3——连铸坯热送轧制(CC-HCR)；4——无缺陷连铸坯直接热装炉轧制(CC-DHCR)；5——连铸坯直接轧制(CC-DR)；6——薄板坯连铸—连轧；7——薄带连铸。对钢铁制造流程中时间因素的认识世界上电炉容量的变化趋势05010015020025030035040019101920193019401950196019701980199020002010投产年份平均炉容量（t）对钢铁制造流程中时间因素的认识世界上电弧炉吨钢电耗变化趋势01002003004005006007001900192019401960198020002020年份电耗，kwh/t对钢铁制造流程中时间因素的认识世界上电炉冶炼周期的变化趋势05010015020025030035019101920193019401950196019701980199020002010投产年份冶炼周期（min）铁水预处理如果钢厂采用鱼雷罐车方式，如宝钢、武钢三炼钢等。此处以鱼雷罐车方式为对象进行讨论。设车间生产能力为Q，高炉单位时间生产率为qBF，转炉单位时间的生产率为qLD，因单位时间生产率不同所导致的生产过程时间差t1为：LDBFqqQt111－＝对钢铁制造流程中时间因素的认识若转炉入炉铁水温度为TLD(1)，预处理前的铁水温度为TPRE(1)，处理过程的铁水温降速率为T1，则t1应满足：)1()1(11PRELDTTtT－PREPREQtqK11＝为衔接高炉与转炉之间的物流，在t1时间内的缓冲炉数应为：式中，K1：铁水预处理站内的缓冲鱼雷罐车数；qPRE：单位时间的铁水处理量；QPRE：每一鱼雷罐车内的铁水量。对钢铁制造流程中时间因素的认识温T10度高温出钢优化钢包和中间包周转后的出钢策略T20低温出钢T30ΔT2ΔT1ΔT3中间包钢水目标温度加热冷却加热转炉出钢精炼精炼连铸连铸终点终点开始结束开始结束对钢铁制造流程中时间因素的认识对钢铁制造流程中时间因素的认识可以看出：如果从不同尺度、不同层次的视角去观察和研究冶金流程中的时间参数，便会形成不同的概念和认识。有些现象（事件），在较低层次看来好似随机偶发的、无序的时间值，在高一层次或是更大尺度上看，恰是有序的或是有非常重要意义的。对钢铁制造流程中时间因素的认识可以看出：甚至会发现时间值竟是某一生产工序或某一类生产流程的一个“瓶颈性”环节。例如在炼钢厂的生产过程中，二次冶金装置运行周期的时间值，对于炼钢炉-连铸机连浇过程中的协调性就是一例，如果二次冶金装置运行周期的时间值大于炼钢炉、连铸机运行周期的时间值，则很难实现多炉连浇，从而将影响炼钢厂运行的连续化程度。对钢铁制造流程中时间因素的认识可以看出：在冶金生产流程中，特别是现代钢铁制造流程中，时间参数的有序性、连续性是各个不同层次上过程有序运行和更大尺度范围内实现多维物质流连续性的保证。由于物质的一切变化发展存在于时间过程中，钢铁冶金流程的准连续/连续性，实际上是物质流在能量流的支撑和作用下，通过制造流程中不同层次的“流程网络”结构以及结构的功能，使物质流、能量流按特定的运行程序协调地向时间轴上耦合。对钢铁制造流程中时间因素的认识对钢铁制造流程中时间因素的认识冶金相关因子类别包括的主要内容原料准备过程化学冶金过程凝固过程高温加工过程化学组分因子原料或半成品的化学成分等反应物质与反应产物的化学成分等凝固偏析过程的成分变化和分布等不同温度下相变过程中析出的化学组分等物理相态因子原料或半成品的气、固、液状态等反应物质的聚集状态特征凝固过程中液-固相的变化、分布、状态等不同温度下的相结构及其分散度等温度或能量因子原料或半成品的温度参数，能量、热量的转变速度、效率、数量等反应物质的温度参数，能量、热量的转变速度、效率、数量等物质的温度参数，能量、热量的转变速度、效率、数量等物质的温度参数，能量、热量的转变速度、效率、数量等几何形状因子原料或半成品的块度、孔隙度，反应器流场的几何特征等反应物质的块度、孔隙度，相界面的形状、弥散度、反应器流场的几何特征等凝固块的几何特征，固-液相的几何特征等不同温度下物质的几何尺寸等表面性状因子原料/半成品的表面孔隙度、表面粗糙度等反应物质的表面特征、相界面性状等凝固块的表面的清洁度或缺陷特征等不同温度下的表面光洁状态、表面缺陷、表面性能等时间、时序因子作为协同耦合的主轴（包括时间域、时间序、时间点、时间位、时间周期等）对钢铁制造流程中时间因素的认识对钢铁制造流程中时间因素的认识时间参数对冶金流程动态运行的连续性（准连续性）起着“主轴”的作用。为了保证冶金装置、工序、流程运行的连续性，生产过程中诸多重要参数（化学成分目标值、形变过程目标值、相变过程目标值、凝固过程目标值、过程温度目标值、物质流量目标值等）都要协同地耦合到时间轴上来。对钢铁制造流程中时间因素的认识因此，对冶金过程的连续性而言，时间轴是其他重要参数对之耦合的主轴（图2），也可以说只有冶金过程中化学组分因子、物理相态因子、几何形状因子、表面性状因子、温度或能量因子等在时间轴的某些优化了的时间点上实现协调时，冶金流程才算达到优化与完美。关于时间－时间与冶金流程工程贯穿整个冶金流程，永久的坐标研究流程不可脱离的基础，自变量表现形式相对复杂但是，时间是流程平稳、高效运行的目标函数归根结底，研究流程，应该研究时间最初始的研究名词的争论：时间，时间流“流”的定义：物质连绵不断的流动一系列具有序列的点对钢铁制造流程中时间因素的认识钢厂生产流程中时间因素的重要性在制造（生产）流程中时间是一个特别值得注意讨论的参数。时间对制造（生产）流程“连续”抑或“间歇”性的影响，时间对转变（转换）过程和作用机理的表征，时间对经营机会和市场竞争等的影响，以及时间对社会、物质、能量循环过程的影响等等，对这些不同时-空尺度问题所具有的技术含义和经济含义的影响和价值，都是值得研究的。对钢铁制造流程中时间因素的认识钢厂生产流程中时间因素的重要性时间是钢铁制造流程系统中的一个关键参数，是生产和经营过程中的基本参数。随着全球绝大多数钢厂向着全连铸生产体制演进、企业的结构性重组时期的来临，特别是进入20世纪90年代以来，薄板坯连铸-连轧工艺成功地投入生产，“紧凑型”钢厂迅速发展，钢铁制造流程的过程时间越来越短，制造过程中的时间因素的调控越来越重要。对钢铁制造流程中时间因素的认识钢厂生产流程中时间因素的重要性就钢厂的经营而言，时间的重要性体现在交货周期长短对企业竞争力的重要影响。企业从接受用户订货，购买原、燃料到准备和组织生产，直到产品发货，以及资金周转等整个过程，作业程序和时间周期必须合理安排。就钢厂的具体制造流程而言，时间的重要性则表现为从原料、能源的储运到制造流程内各工序间的时钟推进计划以及过程中的时间点等因素的协调，同时还需兼顾到生产过程中条件变化时，对时钟推进计划进行必要的变更等。对钢铁制造流程中时间因素的认识时间在钢铁制造流程中的表现形式及其内涵在钢厂制造流程中特别是“紧凑型”钢厂流程中，各工序、装置在时间因素上的协调是至关重要的，因此时间在制造流程中的具体表现形式越来越丰富。为了促进流程过程的协调和便于调控，时间的表现形式已不仅仅是简单地表现为某些过程所占用时间的长短，而是以时间点、时间域、时间位、时间序、时间节奏、时间周期等形式表现出来。解析这些时间表现形式，对于建立起钢厂的有效信息调控系统具有重要的意义。为了实现制造流程的连续化和准连续化，必须将时间作为目标函数来研究，分析它在钢铁制造流程各单元工序间协调（集成）过程中的涵义。对钢铁制造流程中时间因素的认识时间在钢铁制造流程中的表现形式及其内涵在研究钢厂生产过程的智能化调控时，必须通过研究各类影响因素及其影响机理，使工厂生产系统在满足各方面要求（或边界条件）的情况下，达到生产过程时间最短或工序之间时间的连续性（包括热连结的要求等）、协调性，或生产效率最高。这里，