（机械工程专业论文）提钒炼钢厂生产计量数据采集与物流跟踪系统的研制.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 攀钢提钒炼钢厂隶属于攀枝花新钢钒股份有限公司，是公司重要的生产部门 之一，共有1 4 个车间，分别负责新钢钒公司的钢锭、连铸坯和钒渣的生产任务。 各个工序都有着极其复杂的工艺流程以及计量设备，造成提钒炼钢厂的物流在现 有的条件下，具有复杂性以及不完整性等特点。为了进一步理顺提钒炼钢厂的物 流，特别针对生产计量数掘，研制了提钒炼钢厂生产计量数据采集与物流跟踪系 统，对现有的计量数据进行管理，为生产管理提供良好的决策支持。 企业生产物流一般是指生产所需的物料在空间和时间上的运动过程，是生产系 统的动态表现，换言之，即为物料( 原材料、辅助材料、零配件、在制品、成品) 经历生产系统各个生产阶段或工序的全部运动过程。因此要对生产物流进行跟踪， 就要对最重要的生产计量数据进行采集，然后进行最基本的计量数据一条线的跟 踪，实现物流跟踪的基本目标。 本文论述了物流的基本含义以及物流的国内外发展现状，综述了提钒炼钢厂以 前和现在复杂的工艺流程以及物流概况，并对现在物流现状的改善提出建设性的 建议。 本文提出了对生产计量数据采集与物流跟踪系统的体系总体设计，网络系统设 计，数据库系统设计，应用系统设计。主要内容有： 1 、分析了炼钢厂现有基础自动化系统接口设备的使用现状和接口标准； 2 、分析了电子轨道衡、料斗秤和吊车秤等荷重传感器的输入输出关系； 3 、在上2 过程计算机基础l 二实时获取各工序的物料称重数据、熔炼号、温度、 成分、时间等过程数据； 4 、构建了以炼钢l 3 为基本架构的生产计量数据采集网络和物流管理、跟踪系 统。 本系统经过现场的实际应用，其先进性和可靠性得到了验证，满足了现场的需 要，体现出其实时性和可靠性。 关键词物流，物流跟踪，生产计量，数据库管理 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 a b s t r a c t v a n a d i u mr e f i n i n g & s t e e lp l a n ti ss u b j e c t e dt on e ws t e e lv a n a d i u ml i m i t e d c o m p a n yo fp a n z h i h u a ，i ti so n eo f t h em o s ti m p o r t a n tp r o d u c t i o nd e p a r t m e n t so f t h e c o m p a n y , t h e r ea r e1 4w o r k s h o p si na 1 1 i tt a k e sc h a r g eo ft h es t e e li n g o t ，c a s ti r o na n d v a n a d i u md r e gs e p a r a t e l yf o rt h en e ws t e e lv a n a d i u mc o m p a n y e a c hp r o c e s sh a s e x t r e m e l yc o m p l i c a t e dt e c h n o l o g i c a lf l o wa n dm e a s u r ee q u i p m e n t , w h i c hr e s u l t c o m p l i c a t e dc h a r a c t e r i s t i c sa n d1 a c ko fi n t e g r a l i t ya n ds oo nf o rp r o p o s el o g i s t i c si n v a n a d i u mr e f i n i n g & s t e e lp l a n tu n d e re x i s t i n gt e r m s ，i no r d e rt om a k et h el o g i s t i c s o r d e r l y , e s p e c i a l l yf o rt h ep r o d u c t i o nm e a s u r ed a t a ，t h ec o l l e c t i o no fp r o d u c t i o n m e a s u r i n gd a t aa n dt h el o g i s t i c st r a c k i n gs y s t e mw a sd e v e l o p e df o rv a n a d i u mr e f i n i n g & s t e e lp l a n t i ti su s e dt om a n a g ee x i s t i n gm e a s u r i n gd a t a o f f e rg o o dd e c i s i o ns u p p o r t f o rp r o d u c t i o nm a n a g e m e n t l o g i s t i c sf o re n t e r p r i s ep r o d u c t i o ng e n e r a l l ym e a n st h es p o r tc o u r s eo ns p a c ea n d t i m eo fs u p p l i e sf o rp r o d u c t i o nm a t e r i a l s ，i ti st h ed y n a m i cb e h a v i o ro ft h ep r o d u c t i o n s y s t e m ，i no t h e rw o r d s ，t h es u p p l i a s ( r a wm a t e r i a l s ，a u x i l i a r ym a t e r i a l s ，a c c e s s o r i e s ， m a t e r i a li np r o c e s s ，f i n i s h e dp r o d u c t s ) g ot h r o u g he a c hs p o r tc o u r s eo fp r o d u c i n gs t a g e o rt h ep r o c e s so ft h ep r o d u c t i o ns y s t e m s oi fw et r a c kt h ep r o d u c t i o nl o g i s t i c s ，w e s h o u l dg a t h e rt h ei m p o r t a n tp r o d u c t i o nm e a s u r i n gd a t a ，a n dt h e nc a r r yo nt h et r a c ko f t h em o s tb a s i cm e a s u r i n gd a t a ，r e a l i z et h eb a s i cg o a lf o rt h el o g i s t i c st r a c k t h i sp a d e rh a sd e s c r i b e dt h ed o m e s t i ca n di n t e m a t i o n a lc n r r e n ts i t u a t i o n so ft h e d e v e l o p m e n ta n dt h eb a s i cm e a n i n go fl o g i s t i c s ，a n dh a sm e n t i o n e dt h ec o m p l i c a t e d t e c h n o l o g i c a lp r o c e s sa n dl o g i s t i c so v e r v i e wn o wa n dt h ep a s ti ns u r v e yo fv a n a d i u m r e f i n i n g & s t e e lp l a n t a n dp u tf o r w a r dt h ec o n s t r u c t i v es u g g e s t i o no nt h ei m p r o v e m e n t o f t h el o g i s t i c sc u r r e n ts i t u a t i o n t h i sp a p e rh a sg i v e nt h ec o l l e c t i v i t yd e s i g n ，t h en e t w o r ks y s t e md e s i g n ，t h e d a t a b a s es y s t e md e s i g n ，t h ea p p l i c a t i o ns y s t e md e s i g no ft h ec o l l e c t i o no fp r o d u c t i o n a n dm e a s u r i n gd a t aa n dt h el o g i s t i c st r a c k i n gs y s t e m t h em a i nc o n t e n t so ft h i sp a p e r a r ea sf o l l o w s ： 1a n a l y s i st h ec u r r e n tu s i n gc o n d i t i o na n di n t e r f a c es t a n d a r do ft h es t e e lp l a n t s e x i s t i n gb a s i ca u t o m a t i cs y s t e m 2a n a l y s i st h ew e i g h ts e n s o ri n p u ta n do h t p u tr e l a t i o n s h i po fe l e c t r o n i ct r a c k b a l a n c e ，h o p p e rb a l a n c e ，c r a n cb a l a n c ea n ds oo n 3o b t a i n i n gt h er e a l - t i m ep r o c e s sd a t ao fw e i g h t ，r e f i n i n gn u m b e r , t e m p e r a t u r e ， 里堕奎堂堡主堂焦堕苎 茎茎塑垩 c o m p o n e n t s ，t i m e ，o nt h eb a s i co f l 2p r o c e s sc o m p u t e r , 4c o n s t r u c t i n gt h ep r o d u c t i o nm e a s u r i n gd a t ac o l l e c t i o nn e t w o r ka n dl o g i s t i c s m a n a g e m e n ta n dt r a c ks y s t e m w h i c hb a s i cs t r u c t u r ei ss t e e lp l a n t sl 3 t h ea d v a n c ea n dd e p e n d a b i l i t yo ft h i s s y s t e mh a v eb e e nv e r i f i e dt h r o u g ht h e p r a c t i c a la p p l i c a t i o n ，a n dt h es y s t e mh a sm e tt h ed e m a n d so fs c e n e ，a n dh a se m b o d i e d t h er e a lt i m ea n dd e p e n d a b i l i t y k e y w o r d s ：l o g i s t i c s ，l o g i s t i c st r a c k i n g ，p r o d u c t i o nm e a s u r i n g ，d a t a b a s em a n a g e m e n t h 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 绪论 1 1 物流的基本定义及分类川5 】【7 】 1 4 1 1 2 5 1 1 2 6 1 从2 0 世纪3 0 年代美国消费协会最早对物流的定义开始、有关物流的理论在不 同行业的研究、应用与发展至今已有近8 0 年的历史。而对于物流概念的理解，在 不同的历史时期、不同的文化和社会背景、不同的国家、地区、研究机构、学者 都有其各自的解释方法。 广义的物流概念认为： ( 1 ) 物流是指物资实体的场所或位置在空间上的转移和时间上的占用，即物资 实体的物理流动过程( 包括有形的和无形的) 。 ( 2 ) 物流是指物资实体在空间上的转移与时间上的占用过程，并实现其效益。 ( 3 ) 物流是指所有的物质资料从供应者到需求者的物理性空间的转移。 狭义的物流概念认为： ( 1 ) 2 0 世纪8 0 年代美国物流管理协会的定义是：物流是对货物( 原主材料、半 成品、产成品) 、服务及相关信息从生产地到消费地有效率、有效益的流动和存储， 进行计划执行和控制，以满足顾客要求的过程。这种过程的内容主要包括需求预 测、情报信息网络、物料搬运、订单处理、采购、包装、流通加工、运输、装卸、 废旧物资回收利用及仓库管理、用户服务等。 ( 2 ) 物流是指从原材料输入生产系统、经过贮存、搬运、装卸、加工等系列 物理与化学的转换直至输出生产系统的全部运动过程，它既是物质资料从供应者 到需求者的物理性( 实物性) 流动、又是创造时间价值和空间价值的经济活动 ( 3 ) 物流是作为一种能力在一个企业定位的，它对创造顾客价值的一般过程做 出贡献，当物流活动被高度一体化并定位为企业核心能力时，就能够对战略优势 起到奠基石的作用。而物流能力是通过网络设计、信息、运输、存货、仓储等的 协调以及物料搬运和包装等活动来实现的。 企业物流的概念：企业物流是指企业生产经营过程中，物品从原材料供应，经 过生产加工，到产成品和销售，以及伴随生产消费过程中所产生的废弃物的回收 及再利用的完整循环活动。从系统论的角度分析，企业物流是一个承受外界环境 干扰作用的具有输入转换输出功能的自适应体系。如图1 1 重庆人学硕士学位论文1 绪论 睁畋熙彝糖巍 翻t 2 森照驹虢康翠结掏圈 砧1 2f l m i z o a 删袖m o 嘛。醒翱雠p f 娩i a 垂瞎啦s 枣j 曲 + 钎馥 一苗惠藏 1 2 物流理论的国内外发展与现状1 7 【1 8 1 1 2 4 】【3 0 】【4 1 】 1 2 1 现代物流发展趋势 在经济发展和科技进步的基础上，物流出现了许多新的发展方向。最主要反 重庆人学硕士学位论文i 绪论 映在以下几个方面： ( 1 ) 物流的系统化 2 0 世纪5 0 年代，物流活动是建立在纯粹的功能基础上的后勤工作，实际上， 物流是一个复杂庞大的系统，由若干相互联系的许多子系统组成，各系统间存在 着时间、空间和资源利用方面的联系，存在着总目标、总费用以及总运行结果等 方面的相互联系。同时，物流活动受到社会生产和社会需求的广泛制约，社会物 资的生产状况、物资需求变化，社会能源的波动，企业问的合作关系，随时随地 都会发生变化，物流必须不断修改完善成为满足社会需求、适应环境能力的动态 系统。 ( 2 ) 以顾客满意为第一 经济社会向国际化、信息化、多元化的方向发展，人们对生活的追求从原来 温饱型、数量型开始转向小康型，重视生活的质量。消费开始向个性化和多样化 发展。多品种、少批量物流运作方式应运而生，念业的生产也由推动式生产转变 为拉动式生产。 ( 3 ) 适时生产制与零库存 由于消费行为的多样化、个性化发展，使实际需求的预测变得十分困难。在 这种情况下，库存越大，企业承担的风险就越大，为了降低风险，企业必须压缩 库存，实现适时销售。适时生产就是减少企业供应链中的各项资金占用。做到适 当的时间、适当的地点，按某种产品的规格、数量供应货物，以提高货物的周转 速度，缩短供应、生产和销售过程中各个环节的时间，为企业加速产品的更新换 代，及时占领市场提供了可能。 ( 4 ) 物流一体化 供应链管理及战略联盟思想的提出，使企业认识到，要想提高竞争力，保持 稳固的市场份额，必须与合作伙伴建立必要的协作方式，甚至与竞争对手建立战 略联盟。而物流被看作是企业与顾客、供应商、物流服务提供商的复杂联系系统 企业只有通过外部物流的一体化，才能保持竞争优势。 ( 5 ) 物流电子化 电子商务的发展促进了屯子物流的兴起。互联网使企业能迅速、准确、全面 了解需求信息，实现基于顾客订单的生产模式和物流服务。电子物流还可以在线 追踪发出的货物，在线规划投递路线，在线进行物流调度。在线进行货运检查。 可以说，电子物流将是2 1 世纪物流发展的大趋势。 1 2 2 中国物流业现状 、中国物流业按照现代物流业发展的特点衡量，尚处于起步发展初期，与 物流发达国家和地区的物流发展水平相比，从现状方面分析，中国还存在不小的 重庆大学硕士学位论文】绪论 差距。 、中国物流基础设旌和装备初具规模，但内在质量及运作效率亟待提高。 、中国的专业化物流服务刚丌始起步，物流总体质量方面的潜力尚待大力 挖掘。 1 2 3 中国物流业发展存在的问题 鉴于中国物流发展的现状，按照现代物流发展的特点及趋势，要加快中国物 流业的发展，尚面临许多困难和问题，但从国家制定政策的角度，主要应解决宏 观方面的问题，主要表现在： 、适应物流业发展的管理体制尚未建立起来。 、物流服务体系建设滞后，将在很大程度上制约中国物流业的发展。 、国家宏观层次的物流发展方针和政策不明确，对物流产业的形成和发展缺 乏指导。 1 2 4 钢铁企业物流的发展与现状 1 2 4 1 我国几大钢铁企业物流发展现状 “中国钢铁联合采购招标系统”自2 0 0 1 年1 0 月在国内冶金行业正式推出后， 发展势头强劲。这一系统是目前国内惟一可以全程进行网上发标、加密投标、截 标、网上解密、开标的招标采购平台，并且采用了用户i c 卡系统和先进的复合数 字国密技术。如今这一系统已累计实现网上采购4 5 亿元。不少供应商以钢铁企业 网上招标采购为契机，积极加入网上供应行列。 首钢就实行网上销售的物流形式，通过网上发布标书，举行网上开标，实施采 购。首钢在物流优化和整合上下功夫。他们专门成立了“现代物流管理部”；聘 请物流专家对首钢的物流进行诊断，制定物流优化整合方案；指导企业进行现代 物流管理创新；建立物流优化与整合的数字模型；将各个生产企业的原燃料采购、 生产过程的半成品转移及产品销售至用户的全过程进行系统优化。通过物流优化 数字模型，使整个物流达到最优化的程度，实现首钢物流管理的整体创新。 宝钢正实施未来国际加工配送中心的设想。目前，宝钢在欧洲、美洲、东南 亚、日本、韩国等地建立了销售贸易中心；在国内华东、南方、北方、西部建立 了地区性贸易公司。在上海、广东、天津、杭州、沈阳、青岛等地建立了钢材加 工配送中心，形成了巨大的钢材分销网络体系。不久前，宝钢国际同日本三井物 产在钢材加工配送领域扩大合作范围，组建了现代物流企业上海宝井，未来 将对国内已经建立的钢材加工配送中心进行整合，并将在全国范围内建立钢材加 工基地，以构筑一个能够迅速向国内外用户提供商品配送和高质量服务的钢材物 流体系。预计到2 0 0 6 年，上海宝井将在国内拥有2 5 至3 0 家加工能力在1 0 万吨 左右的，实行一体化运作的钢材加工配送中心。 4 重庆大学硕士学位论文1 绪论 鞍钢“出炉”现代物流战略。1 9 8 2 年以来，鞍钢设计并实施了众多的大型技 改项目的物流解决方案，积累了丰富的现代物流经验。目前，鞍钢国贸国际货运 有限公司与上海物资集团乾通金属材料公司在上海共同投资组建了钢材加工配送 中心。利用上海作为中国最大的经济和金融中心的优势，实现贸易与加工配送之 间的衔接，形成服务于企业的现代物流体系，实现在更大范围内参与全球市场竞 争。 广钢股份则己向物流业转型。广卅i 作为一个区域中心城市，是各类钢材的高消 费区，只有建立高水准的钢铁产品物流中心，中心城市的辐射功能才能得以真j 下 发挥。按广州市政府加快发展现代物流业的规划，广州要在2 0 1 5 年建成中国南方 国际现代物流中心，其中，广钢股份所在的芳村区要建成区域性的综合型物流园 区之一。广钢股份转型发展物流业，能够充分发挥其地处广州的地缘；人才、市 场、交通、行业和资源优势。广钢股份在置换整合后，将逐渐退出钢铁冶炼业务， 在2 0 1 5 年建成中国南方现代国际物流中心，力争建设成为华南地区最大的冶金产 品物流中心和气体生产中心。物流将成为广钢股份新的利润增长点。 1 2 4 2 中国钢铁物流业发展面临的问题 尽管我国钢铁物流业已经开始蓬勃发展，但与国际化进程需求相比，也只能算 是起步阶段。从整体上看，我国钢铁物流的现代化水平不高，效率相对低下，功 能不尽完善，不能适应钢铁生产和钢材贸易发展的需要；物流企业在规模、效益、 物流技术和管理水平等方面与国外物流企业相比，仍存在着许多亟待解决的问题。 主要体现在以下几个方面： 首先，钢铁行业的物流缺乏整体规划，各环节没有理顺，布局不合理，物流成 本很高而方式单一，物流市场无序竞争，导致整体效益不佳。其次，专业化程度 不高，业态发展不平衡。目前钢铁企业的“大而全”、“小而全”现象使得钢铁企 业的物流专业化程度低，运输、仓储水平落后，物流中心和配送中心的建设在规 模和发展速度上都无法适应现代物流的要求。 再次，物流专业人才短缺，培育也比较困难。物流人才是钢铁行业物流发展 的关键，也是物流企业成长的保障。但我国无论是钢铁企业或钢材流通领域的物 流管理或者是人才培养，都还相当滞后。 最后，信息化程度低，现代营销和经营水平不高。| 1 前，钢铁企业大多处十电话 联系、手1 二操作、人t 装卸较低层次的运作阶段。绝大数钢铁企业是靠纸为媒介来传 递信息，这显然无法实现钢材的现代物流；同时也与现代物流系统所要求的物流 信息在相关氽业进行广泛的交换，在相关交易者之间进行网络连接还不衔接。 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 1 3 本课题的研究内容、背景与意义 1 3 1 本课题的研究背景 全球钢铁市场的恢复和发展带来了更为激烈的市场竞争。钢铁企业竞争的焦 点将是多品种小批量生产，质优价廉和准时交货。钢铁制造流程的特点注定了在 2 1 世纪出现的全球钢铁工业新一轮技术改造浪潮中，工艺流程的合理化与优化仍 然将是决定技术改造成败的核心问题，以实现市场定位和产品方案为目标，实施 ： 艺流程的合理化与优化将是钢铁企业提高市场竞争力的一个重要途径。由此对 钢铁企业的生产组织与计划调度提出了新的更高要求。近年来，在全球生产制造 集成化和信息化的潮流推动下，国内大中型钢铁企业为适应竞争的需要，纷纷进 行企业信息化建设，大多数钢厂已基本实现了基础自动化和过程自动化，并加紧 企业信息网络平台的建设。 塑造企业的核心竞争力是企业信息化建设的重点，要求能从系统的整体出发， 利用信息化手段，通过企业的智能生产调度系统，改变传统钢铁企业工艺过程的 m | 贯性”，实现产能计划的优化和平衡，适应对产品多样化的需求，以大大提高客户 服务水平，降低整体成本，提高企业的盈利能力。 在钢厂生产中，合理的生产计划及其动态调度策略是实施有效的生产组织与 管理、保证物流畅通的关键。炼钢生产作为钢铁生产的一个关键环节，其生产质 量和管理水平直接影响到最终产品一钏材的质量和成本。连铸条件下的钢厂生产 为多工序、间歇与连续作业方式相混杂、平面与空间立体运输相交叉的多品种、 多阶段、多路径的流程式生产过程，其生产组织与调度是典型的多维、复杂、动 态变化的随机系统；生产中的主要物质对象是待加工的高温铁水与钢水，随着过 程的进行，它将发生包括化学成分、温度和物态在内的物性改变和位置迁移，并 且作为产品的钢坯品种规格不同，冶炼的钢种、物流性质、工艺路径以及处理时 问等也随之发生变化；物流跟踪的主要目的是为保证连铸生产的阶段连续性，按 目标及过程中对主物流对象的温度、成分的性质和物质量的要求，根据钢厂的设 备状况等资源条件，确定动态生产计划与组织方式，以确保生产的高效运行。 1 f 3 2 本课题的研究内容 本文研究的是生产物流中最为重要的物料称重信息的采集、优化、以及管理， 针对攀钢提钒炼钢厂的物科称重信息现状，我们有以下一些研究内容： 1 ) 分析炼钢厂现有基础自动化系统接口设备( 包括荷重传感器、e d i - 9 0 0 智 能称重仪表、a b b m p 4 0 0 电子秤、m c 4 0 0 w 操作单元、w s f - 2 f 无线发送机、w s f - 1 s 无线接收机、o c s 行车吊车秤、t o l e d o6 2 5 5 模拟输出模板，t o l e d o 智能控制 仪表、w d p f 集散控制系统、西门子p l c 、c c m 7 1 1 通讯模板) 的现场使用现状 和接口标准； 6 重庆大学硕十学位论文 1 绪论 2 ) 分析和校正电子轨道衡、地磅、料斗秤和吊车秤等荷重传感器的输入输出 关系； 3 ) 在2 基础自动化数据库服务器中( 包括脱硫提钒的s q zs e r v e r 、转炉炼钢 的肋尸r 方坯的o r a c l e 8 i 、板坯的v a x 机) 获得权限，实时获取各工序的物料 称重数据，熔炼号、温度、成分、时间等过程参数数据； 4 j 三f 炉j 一1 2 群合金料仓对应的1 - 4 存合金荷重传感器输出信号和r h 炉一，2 孝合金料仓对应的j 一3 掣合金荷重传感器输出信号通过转换平衡电桥，获得标准 4 2 0 m a 电流信号分别送电加热p l c 和真空p l c ，从p l c 提取数据； 5 ) 脱硫吊车秤、提钒4 巧孝吊车电子秤、3 巧牟原料吊车秤、j 孝6 孝铸钢 吊车秤、方坯接收跨1 # 2 # 吊车秤通过a b b m c 4 0 0 w 控制单元的r s 2 3 2 输出、 x z - 1 信号转换器和t o l e d o 的6 2 5 5 模块的r s 2 3 2 接口，设计无线发送接收数传 电台，完成吊车秤荷重传感器信号的数字化与无线传输系统。 6 ) 构建网络化管理系统：建立b s 模式网络系统，将w e b 技术和数据库技术 结合，在过程控制计算机髓层和提钒炼钢厂生产控制系统的基础上( l 3 层) ，设 置本系统的网络管理子系统，其地位和作用相对于2 的一个功能子网络。其中从 2 层脱硫提钒区域的s w i t c h 接入一个节点作为本系统的孝监控站、转炉炼钢 w p d f 工程师操作站的s w i t c h 接入一个节点作为系统的2 # 监控站、方坯的过程控 制计算机s w i t c h 接入一个节点作为本系统的3 # 监控站、板坯过程控制机s w i t c h 接入一个节点作为4 # 监控站，铸锭操作车间接入一个节点作为系统的5 # 监控站。 通过膨谚一2 6 ( 生产控制系统) 的中心服务器s w i t c h 接入本系统的中心服务器，作 为数据库服务器和浏览器服务器。 1 3 3 本课题的研究意义 按照生产时间流和工序点分析，挖掘有效的生产数据参数；按照物料种类分 析，可以分析各个工序点的合金料消耗、建立熔炼号与各种散料消耗、铁损量、 渣量、半钢产量、钢产量、模铸产量、方坯产量、板坯产量的对应关系；按 照成本转化率关系，确定输入量与输出量的比率分析，并对工序间的数据和车间 间数据进行关联分析。同时跟踪生产过程和辅助分析生产过程：动态显示生产过 程参数，动态分析生产物料消费水平和标准，动态分析物流的变化过程。 完善基础自动化系统，实现全流程计量一体化管制：采集低层计量信息( 含 重量信息，包括天车、地磅、料仓重量、温度信息、时间信息、成分信息、物耗 信息等) ，这些信息在时间( 称重时间) 、空间( 工位点) 及工艺流程中，构建了 企业内部最直接、最基本的信息流。目前提钒炼钢厂现行的物流调度管理工作基 本上由人工进行，吊车负荷不均，工作效率不高，与现代化的管理方式不适应。 为了适应以物流为主线，以生产计划为中心的企业信息化目标，建立炼钢厂全厂 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 称重计量数据采集物流跟踪系统有着重要的意义。 本课题的研究将为全厂的管理、生产计划、生产调度决策及m i s 、0 爿s 提供 准确、实时的生产工艺计量参数，对于理顺炼钢厂物流、合理衔接各工序的生产、 最大发挥工序能力、及时调整产品结构、构筑炼钢厂的信息化工程、实现精细化 生产和精细细化管理、实现生产工艺物流优化、炼钢厂成本核算是十分重要的。 重庆大学硕十学位论文2 攀钢提钒炼钢厂生产物流现状 2 攀钢提钒炼钢厂生产物流现状 攀钢提钒炼钢厂隶属于攀枝花新钢钒股份有限公司，是( 集团) 公司主体生 产厂矿，共有1 4 个车间，分别负责新钢钒公司的钢锭、连铸坯和粗钒渣的生产 任务。其制造系统如下图2 1 所示。 图2 1 攀钢提钒炼钢厂制造系统构成 f i g 2 1p r o p o s e st h em a n u f a c t u r es y s t e mo f p a n z h i h u ai r o na n ds t e e lc o v a n a d i u mr e f i n i n g & s t e e lp l a n t 2 1 攀钢提钒炼钢厂现生产工艺流程口l 6 1 1 8 1 1 1 7 】 攀钢采用含钒铁水进行冶炼，其生，“工艺流程不同于一般的铁水冶炼工艺。 提钒炼钢厂工艺及设备布局如图2 2 所示。 图2 2 攀钢提钒炼钢厂平面布置示图 f i 9 2 2f i x e su pt h es k e t c hm a pp a n z h i h u ai r o na n ds t e e lc o v a n a d i u m r e f i n i n g & s t e e lp l a n t 9 重庆_ 人学硕士学位论文 2 攀钢提钒炼钢厂生产物流现状 高炉铁水一部分从脱硫2 、3 道进入脱硫提钒车间，在高炉罐里直接脱硫，一 般性脱硫、深度脱硫三种类型。铁水脱硫后，用撇渣器撇渣，撇完渣的铁水倒入 提钒转炉中进行提钒处理，提钒后的副产品钒渣送铸造厂。铁水提钒后的半铡用 半钢罐送到原料跨，经混铁炉进行兑铁，然后倒入转炉中冶炼。另一部分铁水从 铁7 、8 道直接进入原料跨，翻进铁水罐兑入到炼钢转炉炼钢。不同钢种的冶炼周 期各不相同，且经过不同的精炼处理( 如l f 、r h 处理) 。炼成的钢水进入钢包， 模铸钢水送铸锭车间浇注，得到的钢锭送初轧厂，连铸钢水送连铸车间浇注，得 到的连铸坯送热轧板厂，整个提钒炼钢的主要工艺流程如图2 3 所示。 吧了 曩 厂 匦丑 直卫 图2 3 主要t 艺流程 f i g2 3t h em a i nc m t t w o r kf l o wc h a r t 2 1 1 现流程主要设备情况 现流程主要设备包括：两部喷吹脱硫装置、两座1 2 0 吨提钒转炉、两座1 3 0 0 吨混铁炉、三座1 2 0 吨顶底复合吹炼转炉及其配套的吹氯喂丝装置、一机双流 1 3 5 0 m m 板坯连铸机、一座l f 电加热炉、一座r h 真空处理装置。各设备处理能力 和功能描述如表2 1 所示。 】o 重庆大学硕十学位论文2 攀钢提钒炼钢厂生产物流现状 表2 1 攀钢提钒炼钢厂生产主要设备 t a b l e 2 1t h ec a p i t a le q u i p m e n to f p a n z h i h u ai r o na n ds t e e lc o v a n a d i u mr e f i n i n g & s t e e lp l a n t 工序 工序能力( 【屯天) 名称 设备数工序功能 最大最小正常 脱硫2 套 1 1 7 0 08 5 0 01 1 0 0 0将铁水 s 脱至炼钢入炉要求 马 1 套除脱硫渣9 5 机 撇 1 1 7 0 08 5 0 01 1 0 0 0 地除脱硫渣9 5 ，两部设备不能同 渣 面 2 部 时使用 提钒2 台 1 1 7 0 08 5 0 01 1 0 0 0提钒8 5 ，脱碳2 0 ，脱硅8 5 转炉1 2 0 吨台 2 座 1 3 0 0 0 - 4 0 0 4 0 0 均匀铁水成分、温度 混铁炉 1 5 0 0 1 3 0 0 吨座吨吨充当物流缓冲站 吨 炉前 保证炼钢转炉的装入量 组罐 1 炼钢3 座 3 座 冶炼钢产品 转炉1 2 0 吨座1 2 0 吨 喂丝 3 个一精炼，吹氩喂丝 平台 l f 炉1 座 调节钢水温度和成分 r h 炉1 套 一 调节钢水成分 模铸 1 7 0 万吨年产品成型 车间 1 3 5 0l 台2 机 连铸机2 流板坯 2 0 0 再哦i 年连续浇注钢水，产品成型 2 1 2 现流程生产特点 1 ) 工艺特点： ( 1 ) 从物流特点看： 产品生产批量大，有大量的不同原燃料和半成品( 铁水、生铁、废钢等) 同时迸入生产过程； 物料的化学物理性质在从铁水到钢锭、连铸坯的整个生产过程中发生不断 变化； 重庆大学硕士学位论文2 攀钢捉钒炼钢厂生产物流现状 在物流转换过程当中，不但有热金属流的产生，而且伴有能量和水的大量 消耗； 整个过程中的物流、能流和信息流需要进行同步综合管理。 ( 2 ) 从生产工艺过程看： 生产过程是多阶段的，分段连续，带有间隙性； 工艺路径与冶炼钢种和设备状况有关； 前后工序的物流需要协调一致，时间节奏也需要匹配。 ( 3 ) 从设备角度看： 生产处理集中在几台大设备上( 提钒转炉、炼钢炉、电加热炉、连铸机等) ； 单机设备功率大； 设备操作与维护需人工的集体负责； 设备布置有串、并、混联三种形式，构成连续的生产过程。 ( 4 ) 从作业条件和制度来看： 高温、重体力劳动； 四班制连续作业。 2 ) 生产管理的特点： ( 1 ) 生产管理的目的：准时交货、高设备利用率、最大成材率和低成本； ( 2 ) 生产工艺对生产管理的影响： 生产的连续性要求生产计划调度具有实时在线计划与重计划能力； 生产的间隙性要求进行合理的库存管理和合理批量； 各工序之间要进行联动管理，协调一致以保证物流一贯制、时间节奏一贯 制。 ( 3 ) 从生产管理体系结构来看： 生产计划与调度实行多级制，从上到下可分为长远规划、中短期规划、详 细计划、作业计划和作业调度五级； 各级计划遵循p d c a ( 计划一执行一检测一控制) 循环原则； 生产计划是多阶段类型的。 ( 4 ) 从生产批量特点看： 产品的大批量生产与市场的小批量需求要求对需求进行组合； 生产批量组合计划包括：炉次计划和浇次计划； 批量大小问题：属于流程工业、批量大小与生产顺序有关。 ( 5 ) 生产，：排序计划特点：对计划的实时性要求苛刻、等待时间非任意、准备 时间与顺序有关、生产顺序有时受工艺条件约束。 3 ) 质量管理特点： 】2 重庆人学硕士学位论文2 攀钢提钒炼钢厂生产物流现状 ( 1 ) 在线质量检测多在高温状态下进行： ( 2 ) 需要检测的点多而且具有实时性； ( 3 ) 需要抽样检验和理化测试分析。 4 ) 其它特点： ( 1 ) 品种质量 在现工艺条件下，攀钢冶炼钢种约有2 3 0 多个。其中连铸钢以i f 、s t b 3 2 、 0 9 c u p r e b 、x 5 2 、0 8 a 、p 5 o l 等为代表，模铸以高速轨、车轴坯、s w r h 8 2 b 等中 高碳系列钢种为代表。模铸钢锭综合合格率9 9 4 0 ，连铸钢综合合格率9 9 8 0 。 ( 2 ) 炼钢生产原料 含钒铁水先经过脱硫、提钒处理后产生的半钢作为炼钢主原料，其它辅料有 提钒冷却剂( 生铁块、污泥球团、铁皮球团等) 、废钢( 白产废钢、外购废钢、碎 钢锭模) 、合金( 硅铁、硅锰、锰铁、钒铁、铬铁等) 、浇铸用小材料( 保护渣、 精炼渣、覆盖剂等) 等。 ( 3 ) 转炉炼钢系统现有技术 少渣炼钢技术：采用石灰、复合渣、高镁石灰、锰矿等材料造渣，将渣量由 原来的1 0 0 1 2 0 k g t 减少到了6 0 6 5 k g t ；热补偿技术，炼钢炉内加碳化硅及石 墨提温，在出半钢时采用增碳剂可提高碳含量0 0 6 0 ，使用碳化硅和类石墨均可 补偿温度3 0 。4 0 t ； 高效炼钢技术：采用转炉整体出钢口，寿命从8 次提高到1 4 0 次，每年减少 更换出钢口时涮约2 3 0 0 0 分钟；一次拉碳及增碳法试验的丌展，使冶炼时间缩短 到3 5 分钟以内； 溅渣护炉技术：使炉龄得到逐步提高，2 0 0 1 年平均6 2 3 4 炉，最高炉龄达7 3 5 4 炉。 2 2 全连铸改造后的工艺流程情况1 4 】 3 5 】【3 6 】 3 7 】【3 8 】 3 9 】【4 0 全连铸工程完成后，攀钢炼钢厂共有两个连铸车间，三台连铸机( 增建的大 方坯连铸机和单流板坯连铸机，现有的一台双流板坯连铸机) ，有2 台r h 、3 台 l f 炉和多台喂丝机及吹氩台等全套精炼装置( 将新建2 台l f 炉和l 台r h 炉) 。 新建2 号板坯连铸机设计生产能力为1 0 0 力- 吨，机型为单流直弧型铸机，浇 注周期在4 0 4 5 m i n ，正好与现在的r h m f b 配合生产超深冲钢和高级别管线钢等 对钢中央杂、针孑l 状气泡要求严格的钢种。现有的l 号全弧型板坯连铸机在今后 几年内也要改造成直弧型，生产能力保持在1 8 0 万吨水平。两台板坯连铸机生产 能力共2 8 0 万吨。新建的6 机6 流方坯连铸机，设计生产能力为1 2 0 万吨。在这 些项目建成达产后，攀钢连铸生产能力将达到4 0 0 万吨，实现全连铸。 1 3 重庆大学硕十学位论文2 攀钢提钒炼钢厂生产物流现状 2 2 1 全连铸生产工艺流程分析 连铸工艺布置及流程： 方坯连铸车间主厂房布置在铸锭一跨( 占据铸锭二跨2 0 。2 3 。柱厂房) 以南、 整模厂房以东、初轧厂( 即1 6 4 公路) 以北的地坪上，与炼钢厂的主厂房处于同一 标高上，由精炼跨、钢水接受跨、浇铸跨、中问包维修跨、设备维修跨和出坯跨 组成。相互平行的精炼跨、钢水接受跨和浇铸跨( 与炼钢厂主厂房呈9 6 0 央角) 与另外相互平行的出坯跨、中间罐维修跨和设备维修跨( 与轨梁厂主厂房平行) 相垂直布置。连铸机布置在浇铸跨和出坯跨厂房内，并通过热送铸坯辊道与轨梁 厂相连接。 单流板坯连铸机布置在现双流板坯连铸机车间的中间包和机械维修区，与现 有双流连铸机平行，现+ 1 1 3 5 m m 平台( 现检修及备件库、食堂和连铸综合楼所在 地) 下挖5 m 后作为两台连铸机的中间包和机械维修区，连铸机生产的合格坯通过 热送铸坯辊道送往热轧厂。 攀钢提钒炼钢厂全连铸工程完成后，其工艺流程如图2 4 所示。 图2 4 攀钢提钒炼钢厂全连铸改造1 l 亓生产 二艺流程 p r o d u c et h et e c h n o l o g i c a lp r o c e s sa f t e rc a s t i n gt h et r a n s f o r m a t i o nc o m p l e t e l yi ns u c c e s s i o no f p a n z h i h u ai r o na n ds t e e lc o v a n a d i u mr e f i n i n g & s t e e lp l a n t 炼铁厂运来的铁水绝大部分从脱硫2 、3 道进入脱硫提钒跨，先经过组罐位进 行组罐作业，完成后再在高炉罐里直接脱硫，脱硫结束后，脱硫铁水绝大部分送 扒渣机进行处理，仅当扒渣机故障等特殊情况时才送马机撇渣，之后，送入提钒 转炉进行处理，处理结束后，根据半钢情况部分进入转炉进行冶炼，部分需再次 进行预处理( 脱硫3 部) 和扒渣( 扒渣3 ) 后才进入转炉进行冶炼。当由于某工 序不正常造成脱硫提钒跨铁水积压时，从炼铁厂运来的铁水会直接从铁7 、8 道进 入炼钢原料跨，经过组罐作业( 组罐3 ) 后，进行铁水预处理( 脱硫3 部) 和扒 1 4 重庆大学硕十学位论文2 攀钢提钒炼钢厂生产物流现状 渣( 扒渣3 ) 后，进入转炉进行冶炼，这种情况只占整个生产中极少部分。炼成 的钢水进入钢包后经喂丝平台，再根据钢种要求选择适当的精炼方式( 如只需l f 处理或l f + r h 处理等) 后，分别进入方坯连铸车间或板坯连铸车间浇铸成型。 根据攀钢炼钢生产条件和工艺布局可给出全连铸生产的工艺流程及布局图， 如图2 5 。 2 2 2 全连铸生产工艺与现行工艺的差别 攀钢实行全连铸改造后，生产流程在现流程基础上作了较大调整，主要有以 下方面： 】) 取消模铸、实行全连铸生产，新建一台方坯连铸机，增建一台单流板坯连 铸机； 2 ) 以专用罐组罐作为整个生产物流过程的开始，以保证生产过程中主物流量 的稳定，弱化混铁炉的功能作用； 3 ) 以扒渣代替撇渣，从而提高生产效率； 4 ) 转炉功能分担，转炉形成以稳定氧活度为中心的工艺技术，减轻转炉冶炼 负荷，实现转炉出钢周期、温度和成分的基本稳定； 5 ) 改造现有精炼设施，配备功能齐全的精炼系统，建立以l f 炉为中心的钢 水全精炼工艺，实现钢水成分调整和钢水净化两个功能。 从主要工艺环节角度分析如下： 1 ) 铁水全脱硫 为保证全连铸工艺顺利实施，进入转炉的所有铁水必须先进行脱硫处理，将 单一的喷吹方式改成复合喷吹装置，以满足分段喷吹石灰( 电石) 、金属m g 粉的 工艺。脱硫撇渣工艺也