基于冶金流程工程学的钢铁流程工程设计.docx

钢铁行业高质量发展已成为行业共识，而绿色化、智能化则是驱动钢铁工业转型升级、实现高质量发展的重要引擎。冶金流程工程学以冶金制造流程为研究对象，用于指导钢厂动态精准设计、流程结构优化、组织有序高效运行，是推动钢铁绿色化、智能化高质量发展的重要理论支撑。论文回顾了冶金流程工程学的整个发展过程，阐述了其对现代钢铁制造流程功能拓展的推动作用，论证了从工程设计视角贯彻执行冶金流程工程学的重要意义，提出设计是钢铁工程的先导和核心，全面贯彻冶金流程工程学应设计先行的论点。探讨了基于冶金流程工程学的钢铁工程设计的思想和路径，指出工程设计不是孤立地选择新技术，必须克服传统的静态、局部的单体技术设计方法，从动态-协同的总体目标出发，使各单元技术形成一个动态-有序、连续-紧凑的工程整体集成效应。详细介绍了唐钢新区在规划设计阶段，充分运用冶金流程工程学理论，在钢铁工程的顶层设计、制造流程静态结构、动态精准设计、流程网络优化、设计管理等方面的实践，以及通过钢铁整个流程时间-空间-物质-能量-信息五维动态运行甘特图，及早解决影响全流程高效顺行的堵点或限制环节，实现了产线连续紧凑、动态有序和产品质量窄窗口稳定高效运行。1、关键词冶金流程工程学；智能化；工程设计；动态精准设计；应用实践2、引言随着时代的发展，资源能源供给、保护生态环境、实现低碳绿色、智能化技术、融合信息化等成为中国钢铁工业必须要面对的诸多挑战。制造先进钢铁产品不再是钢铁工业追求的单一目标，钢厂的绿色低碳和智能化发展，更是当代钢铁工业转型发展的核心命题。这就需要将冶金学的专业知识拓展到流程层次，运用如数字化、信息化等技术手段，将冶金反应、冶金工艺知识和流程层次的技术拓展为工程科学，从工程科学视角建立新的理论知识体系。在上述背景下，冶金流程工程学的理论与方法在研究与探索、认识创新、理论建立、实践和发展等领域形成了较为完善的理论系统构架。特别是在近20年中，中国新建钢铁企业在技术路线确定、钢厂功能定位、洁净钢生产技术平台建立、层流专线化运行、钢厂智能化等应用场景和老企业技术改造升级过程中，都在自觉和不自觉地运用该理论体系的技术思想和方法。冶金流程工程学已经成为钢铁工业绿色化、智能化高质量发展的重要理论支撑。钢铁制造流程由于流程长、投资大、工程复杂等，决定着钢铁制造流程要真正实现动态有序、协同连续、高效稳定运行的目标，就必须要在工厂设计阶段就全面贯彻冶金流程工程学理论，在设计阶段就按照冶金流程工程学理论方法梳理出简捷、高效、层流专线化运行的主体工艺路径。本文主要从工程设计视角探讨钢铁企业贯彻冶金流程工程学的重要意义以及设计实施路径。3、精选图表界面界面界而图1钢铁制造流程界面技术示意山0©一也一再一1.09®6三%一2360 m结机 3-2922m'fiV6机ASi方坯连裨机<165 mm - 165 mm>lAi山-0 _ 我.S卜76Ofn避式M 叫L O W LJI IKR 3 IOOt 转炉 2-IOOlfi r.(i- 60U>it)i>EilWVU165 mm 165 mm) *值片双E(iLFHsttJtt EttVD7机7次方EitWvU 6S mm I6S mm或 ISOmm-190 mm>2棒材2玄线B6机6波期压连铸机(165 mm - 225 mm 或 165 mm 280 mm >图3唐钢新区工艺配置及生产流程铳水包动态调度铁钢动态协同规则库铁钢界向优化炼钢界面的钢水动态调度工并规范化操作.炼钢层流出同.炼第连铸出河等规则库炼区一层运行匚艺优化铸轧界面的铸环动态调度铸轧动态协同规则库铸扎界闽优化8英3号3 OOO m稔炉2号3 000IM高炉、Il w¾卷箱 2号微轧 7架精Jl机32KRl-2OOt，2001传炉2200tLF22001RH2台23OmmT90Omm205Omm热札203Omm冷孔收碱转炉双流板坯图5唐钢新区界面优化示意4、结论1）冶金流程工程学理论科学地阐述了钢铁制造流程中物质流、能量流、信息流之间相互作用与协同运行关系，提出并建立的新一代钢铁制造流程理论框架和钢J动态精准设计的方法，对推进钢铁行业绿色化、智能化高质量发展具有重要的理论支撑。2）设计是钢铁工程的先导和核心，全面贯彻冶金流程工程学应设计先行。钢厂的动态精准设计不仅要为建设提供图纸和有关参数，还要为今后钢厂的运行设计出动态运行的规则。3）新一代流程钢厂设计应遵循冶金流程工程学理论，在钢铁工程的顶层设计、制造流程静态结构、动态精准设计、流程网络优化、设计管理等方面制定设计规范，指导新一代流程钢厂建设。4）工程设计应建立功能强大的数值模拟仿真手段，发现和解决影响流程动态有序、协同连续、高效稳定运行的“堵点”，更好支撑冶金流程工程学得以实践与应用。