炼钢厂的精细制造

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1、炼钢厂的精细制造刘青1，2，汪宙1，2，常健3，王彬1，2，谢飞鸣3，王宝1，2(1.北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京100083；2.北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083；3.方大特钢科技股份有限公司，江西南昌330012)摘要：炼钢厂生产过程是钢铁制造流程中的关键环节，主要涉及铁水预处理、炼钢、二次冶金和连铸4个生产工序。以炼钢厂生产过程为例，对钢铁生产过程的精细制造进行阐述。从炼钢厂生产工艺的精细控制、工序装备的精细配置与运行、生产流程的精细管控3个方面归纳并描述了炼钢厂的精细制造，并且分析了国内外在这3方面的研究进展。炼钢厂的精细制造对钢厂实现高品质、高

2、效率、低成本、低能耗生产具有重要意义。关键词：炼钢厂；精细制造；铁水预处理；炼钢；二次冶金；连铸近年来，随着中国航天、汽车、造船、装备制造等产业蓬勃发展，金属材料尤其是钢铁材料扮演着举足轻重的角色。中国《“十二五”钢铁工业发展规划》明确提出在新形势下对钢铁工业发展的要求：加强技术改造，加快技术进步，降低生产成本，提高产品质量，优化品种结构。钢铁产品性能向着综合使用性能、高尺寸精度、高表面质量的高端化方向发展，冶金生产技术应向着节能减排、高效低耗、改善环境方向推进，冶金生产流程向着精细化、集成化、绿色化和循环化的方向演进。如今，中国与日、德、美等钢铁强国在冶金工业的差距主要体现在单体工序生

3、产工艺的精细控制和整体流程的协调运行等方面，炼钢厂的精细制造不仅是对单体工序生产工艺进行精细控制，还要对工序装备进行精细配置与运行，对生产流程运行进行精细管控。炼钢厂的精细制造是根据用户终端产品的质量要求，合理提出对各工序生产原料、设备、工艺、管理等方面的控制要求，通过单体工序生产工艺的精细控制，工序装备的精细配置与运行，生产流程的精细管控来实现产品的高效率、低成本、稳定生产。对于洁净度要求比较高的钢种，钢厂并不是追求纯净度越高越好，而是在满足用户质量要求的前提下，追求经济的(适当的、稳定的)洁净度，追求生产过程的高效率，追求产品的低成本，追求产品性能的稳定。炼钢厂的精细制造是炼钢厂动态

4、有序、连续紧凑、高效协同生产运行体系的综合体现，它对钢厂节能降耗、全面提升生产工艺与自动化控制水平具有重要意义。近年来，一些行业的精细制造已经取得了良好的进展。王志强[1]等针对中国南车集团眉山车辆厂的生产现状，提出了精细制造的概念，认为精细制造的核心内容就是在生产过程中精益求精、消灭故障，向质量零缺陷进军，其最终目标就是生产出具有最优质量和最低成本的产品，并且对市场需求做出最迅速的响应。2005年万科集团[2]推出精细制造的理念，将精细制造渗透到万科设计、施工、营销的各个环节，更加强调产品的精与专。周宝东[3]认为电气制造行业的精细制造更多意义上是影响制造企业加工制造水平的多种因素的杂

5、糅，高性能加工设备和人才是实现精细制造的两个重要因素。金蝶[4]为实现作业成本的控制，提出了金蝶K/3ERP精细制造解决方案，该方案利用信息化手段对工序能力进行排程，并强化车间作业的精细化管理，从而为车间现场生产管理提供了全面的支持。邹志云等[5]认为精细化工生产是以高新技术为基础，以市场需求为导向，以产品具有特定功能、附加价值高、小批量、多品种、系列化为特点的化工生产过程。奥钢联(VAI)公司经过多年的探索与实践，形成了钢铁制造过程的系统控制技术，包括生产计划与控制(ProductionPlanningandControl)技术[6]、计算机辅助质量控制(VAIQuality)技术[7

6、]、钢铁企业生产计划、排产和控制系统技术[8]等。日本川崎制铁公司基于信息系统化的趋势，建立了炼钢-热轧生产管理与控制系统[9]，实现了生产计划与进度的全面控制，生产的协调运行与控制，产品质量和设备运行状态的实时监控等，为钢铁生产过程的精细制造奠定了基础。殷瑞钰院士[10-11]提出“高效率、低成本洁净钢平台”的概念，指出洁净钢平台是某种以高效率、低成本、稳定地生产洁净钢的基础性、通用性、集成性的技术系统(技术模块群)，包括解析、优化的铁水预处理技术、高效、长寿的转炉(电炉)冶炼技术、快速、协同的二次冶金技术、高效、恒速的连铸技术、优化、简捷的“流程网络”技术和动态-有序的物流运行技术，

7、是现代炼钢技术进步的重要方向，对于提升钢厂的市场竞争力具有重要意义。1工序生产工艺的精细控制以钢铁生产过程的重要区段炼钢系统生产过程为例，对钢铁生产过程的精细制造进行讨论，从炼钢厂生产工艺的精细控制、工序装备的精细配置与运行、生产流程的精细管控3个方面归纳并阐述炼钢厂的精细制造，其架构如图1所示。炼钢厂的精细制造是冶金工序功能的解析、优化与重组理念(从工艺、装备和流程角度)在炼钢区段的综合发展与表现，是高效率、低成本洁净钢制造平台的