第7章 制造流程中的时间因素

1、制造流程中的时间因素制造流程中的时间因素 孙健孙健 1提纲提纲v 时间在过程和流程中的作用时间在过程和流程中的作用v 冶金制造流程中的时间因素冶金制造流程中的时间因素v 钢厂生产流程中的时间因素钢厂生产流程中的时间因素v 时间与钢铁制造流程的连续化程度时间与钢铁制造流程的连续化程度v 关于关于“全三脱全三脱”大型炼钢厂的能力设计和大型炼钢厂的能力设计和生产运行设计生产运行设计 2时间在过程和流程中的作用时间在过程和流程中的作用时间的一般理解时间的一般理解v 时间体现了物质存在形式和运动过程的长短、体现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。了客

2、观事物运动变化过程的周期性及其循环的规律。v 过程和流程中，时间是一个至关重要的因素，流程过程和流程中，时间是一个至关重要的因素，流程是在时间维中展开的。是在时间维中展开的。v 时间是运动过程的量度。时间是运动过程的量度。v 时间是对整个宇宙总过程的抽象。时间是对整个宇宙总过程的抽象。3时间在过程和流程中的作用时间在过程和流程中的作用时间的特点时间的特点v 经典力学系统的描述，时间只是一个外在的参数，过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去与未来是对称的. 牛顿力学方程中，时间以平方的形式出现，因此方向性被抹掉了。相对论、量子力学在牛顿力学方程中，时间以平方的形式出现

3、，因此方向性被抹掉了。相对论、量子力学在时间问题上都是反演对称的，因此也没有方向性。时间问题上都是反演对称的，因此也没有方向性。 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。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。22d rFmdt4时间时间-基础性、本质性的参数基础性、本质性的参数v 时间是一个基本参数，同时又是目标函数。时间是一个基本参数，同时又是目标函数。v 在研究过程行为或生产过程的控

4、制中，时间参数往往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，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。因而觉得很难研究或不值得研究。v 在冶金流程中，时间作为一个重要的目标值却往往被在冶金流程中，时间作为一个重要的目标值却往往被忽视。忽视。v 但时间的体现无处不在。但时间的体现无处不在。5 时时 间间 （ t） 流流 量量 （ Q） 温温 度度 （ T T ） 温温 度度 （ T） 状 态 变 化 输 送 方 向 不 同 能 源 介 质 的 选 择 化 学 冶 金 质 量 因 素 控 制 输 送 距 离

5、 工 艺 流 程 中 能 源 使 用 的 效 率 凝 固 过 程 质 量 因 素 控 制 输 送 方 式 物 理 冶 金 过 程 中 产 品 成 型 物 理 冶 金 质 量 因 素 控 制 最 小 运 输 功 的 效 率 及 性 能 的 控 制 工 艺 流 程 物 质 流 转 移 的 效 工 艺 过 程 物 凝 固 过 程 的 效 率 率 和 稳 定 质 流 量 的 协 化 学 冶 金 过 程 的 效 率 调 、 稳 定 工 艺 过 程 中 消 耗 各 类 功 的 效 率 对 物 质 流 过 程 中 使 用 运 输 装 置 的 选 择 制 造 流 程 的 效 率 和 交 货 期 控 制 能 耗

6、 、 物 耗 的 优 化 、 节 省 和 成 本 控 制 现 金 流 的 优 化 信 息 流 的 分 析 和 控 制 投 资 方 向 、 投 资 顺 序 、 投 资 强 度 的 优 化 环 境 、 生 态 的 改 善 、 平 衡6冶金制造流程中的时间因素冶金制造流程中的时间因素7冶金制造流程中的时间因素冶金制造流程中的时间因素8冶金制造流程中的时间因素冶金制造流程中的时间因素冶金相关因子类别冶金相关因子类别包括的主要内容包括的主要内容原料准备过程原料准备过程化学冶金过程化学冶金过程凝固过程凝固过程高温加工过程高温加工过程化学组分因子化学组分因子原料或半成品的化学成分等原料或半成品的化学成分等反

7、应物质与反应产物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不同温度下相变过程中析出的化学组分等物理相态因子物理相态因子原料或半成品的气、固、液状态等原料或半成品的气、固、液状态等反应物质的聚集状态特征反应物质的聚集状态特征凝固过程中液凝固过程中液- -固相的变化、分布、固相的变化、分布、状态等状态等不同温度下的相结构及其分散度等不同温度下的相结构及其分散度等温度或能量因子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、数量等速度、效率、数量等

8、反应物质的温度参数，能量、热量的反应物质的温度参数，能量、热量的转变速度、效率、数量等转变速度、效率、数量等物质的温度参数，能量、热量的转物质的温度参数，能量、热量的转变速度、效率、数量等变速度、效率、数量等物质的温度参数，能量、热量的转变速度、物质的温度参数，能量、热量的转变速度、效率、数量等效率、数量等几何形状因子几何形状因子原料或半成品的块度、孔隙度，反应器流场的原料或半成品的块度、孔隙度，反应器流场的几何特征等几何特征等反应物质的块度、孔隙度，相界面的反应物质的块度、孔隙度，相界面的形状、弥散度、反应器流场的几何特形状、弥散度、反应器流场的几何特征等征等凝固块的几何特征，固凝固块的几何

9、特征，固- -液相的几液相的几何特征等何特征等不同温度下物质的几何尺寸等不同温度下物质的几何尺寸等表面性状因子表面性状因子原料原料/ /半成品的表面孔隙度、表面粗糙度等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凝固块的表面的清洁度或缺陷特征等等不同温度下的表面光洁状态、表面缺陷、表不同温度下的表面光洁状态、表面缺陷、表面性能等面性能等时间、时序因子时间、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）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）9对钢铁制造流程

10、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）时间参数对冶金流程动态运行的连续性（准连续性）起着起着“主轴主轴”的作用。为了保证冶金装置、工序、流的作用。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）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。都要协同地耦合到时间轴上来。以时间为自变量之一的多目标优化问题！以时

11、间为自变量之一的多目标优化问题！10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 因此，对冶金过程的连续性而言，时间因此，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，也可以轴是其他重要参数对之耦合的主轴，也可以说只有冶金过程中化学组分因子、物理相态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点上实现协调时，冶金流程才算达到优化与完美。完美。 11对钢铁制造流程中时间因素的认识对钢铁

12、制造流程中时间因素的认识可见可见,对于时间而言对于时间而言: 在流程制造业的生产流程运行过程中，由于所涉及在流程制造业的生产流程运行过程中，由于所涉及的过程十分复杂，且涉及到多层次、多尺度过程及其的过程十分复杂，且涉及到多层次、多尺度过程及其耦合的过程，流程中的复杂过程包括了大量的、性质耦合的过程，流程中的复杂过程包括了大量的、性质不同的子过程，其中有同时进行，有按顺序进行，有不同的子过程，其中有同时进行，有按顺序进行，有协同进行，有按节奏进行，有连续进行，有间歇协同进行，有按节奏进行，有连续进行，有间歇-停顿停顿进行等运动方式；因此，时间参数的表现方式是相当进行等运动方式；因此，时间参数的表

13、现方式是相当复杂的。特别是作为工厂里的生产运行问题，人们无复杂的。特别是作为工厂里的生产运行问题，人们无形中就把时间作为非常重要的目标函数来对待，以确形中就把时间作为非常重要的目标函数来对待，以确保工业生产平稳、高效、安全地进行。保工业生产平稳、高效、安全地进行。 1213不同过程的时不同过程的时-空层级示意图空层级示意图 钢厂生产流程中的时间因素钢厂生产流程中的时间因素钢厂生产流程中时间因素的重要性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）流程制造（生产）流程“连续连续”

14、抑或抑或“间歇间歇”性的影响，时间对转变（转换）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。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。 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。的重要影响。 就钢厂的具体制

15、造流程而言，时间的重要性则表现为从原料、能源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。素的协调。14钢厂生产流程中的时间因素钢厂生产流程中的时间因素时间在钢铁制造流程中的表现形式及其内涵时间在钢铁制造流程中的表现形式及其内涵 就某一工序、某一装置而言，其时间消耗值是由各类冶就某一工序、某一装置而言，其时间消耗值是由各类冶金作业时间、辅助作业时间和输送、装卸、等待（缓冲）金作业时间、辅助作业时间和输送、装卸、等待（缓冲）时间所组成的。其具体表现形式

16、为工序的时间点（开始时时间所组成的。其具体表现形式为工序的时间点（开始时间点或离开时间点）、过程时间域（如过程时间的长短和间点或离开时间点）、过程时间域（如过程时间的长短和起止时间范围等）和时间节奏（工序作业时间、流程周期起止时间范围等）和时间节奏（工序作业时间、流程周期时间的节律性等）等的调控。时间的节律性等）等的调控。 15钢铁制造流程中时间的新概念钢铁制造流程中时间的新概念1.时间点：时间点： 制造流程中的生产物质流（如矿石、废钢、铁制造流程中的生产物质流（如矿石、废钢、铁水、钢水、钢坯、轧件等水、钢水、钢坯、轧件等,下同）所对应的某个工下同）所对应的某个工序序o中某操作中某操作k的起止

17、时刻，表示为的起止时刻，表示为tkso,tkeo . 含义体现在工序内和工序过程中。含义体现在工序内和工序过程中。 16钢铁制造流程中时间的新概念钢铁制造流程中时间的新概念a某工序某工序o；b某生产流程某生产流程17钢铁制造流程中时间的新概念钢铁制造流程中时间的新概念2.时间序时间序 在实际生产过程中，对不同产品而言，为了获得理想在实际生产过程中，对不同产品而言，为了获得理想的技术经济指标（质量、成本、效率等），生产物质流流的技术经济指标（质量、成本、效率等），生产物质流流经各工序的时间需要按照工艺流程的顺序进行顺次排列，经各工序的时间需要按照工艺流程的顺序进行顺次排列，串联作业，协同运行，这

18、样必然形成流程集成运行过程中串联作业，协同运行，这样必然形成流程集成运行过程中的时间序。的时间序。时间序包含某工序时间序包含某工序o内若干个操作的时间排列序内若干个操作的时间排列序次和生产流程中若干个工序的排列序次两个概念次和生产流程中若干个工序的排列序次两个概念。 18钢铁制造流程中时间的新概念钢铁制造流程中时间的新概念 t1o t2o t3o tko tno 时间序 a tI tII tIII tN 时间序 b a工序中不同操作的时间序；工序中不同操作的时间序；b流程中不同工序的时间序流程中不同工序的时间序19钢铁制造流程中时间的新概念钢铁制造流程中时间的新概念3、时间域、时间域 生产物质

19、流处于某工序生产物质流处于某工序o的时间一般是由工艺作业（处的时间一般是由工艺作业（处理）时间、若干辅助作业时间以及输送、等待、缓冲等时理）时间、若干辅助作业时间以及输送、等待、缓冲等时间组成。间组成。所谓时间域就是上述过程时间的总和与起止时刻。所谓时间域就是上述过程时间的总和与起止时刻。20钢铁制造流程中时间的新概念钢铁制造流程中时间的新概念 tSEo tser tsea tsew tsebuf tset tSo, tEo式中式中 tSEo 某工序某工序O的时间域的时间域, min-min； tser 某工序某工序O中的工艺操作时间中的工艺操作时间, min-min； tsea 某工序某工序

20、O中的辅助操作时间中的辅助操作时间, min-min； tsew 某工序某工序O中的等待时间中的等待时间, min-min； tsebuf 某工序某工序O中的缓冲时间中的缓冲时间, min-min； tset 某工序某工序O中的输送时间中的输送时间, min-min； tSo 某工序某工序O时间域的起始时间点时间域的起始时间点, min；tEo 某工序某工序O时间域的终止时间点时间域的终止时间点, min。21钢铁制造流程中时间的新概念钢铁制造流程中时间的新概念4、时间位、时间位 从时间域的定义可以看出，由于辅助操作、等从时间域的定义可以看出，由于辅助操作、等待和缓冲时间的存在，某工序的工艺操

21、作（处理）待和缓冲时间的存在，某工序的工艺操作（处理）时间在相应的时间域内应具有合理的时间在相应的时间域内应具有合理的“位置位置”，而，而且这个且这个“位置位置”将直接影响整个制造流程的调控或将直接影响整个制造流程的调控或优化，由此需要提出优化，由此需要提出“时间位时间位”的概念。的概念。22钢铁制造流程中时间的新概念钢铁制造流程中时间的新概念数学表示：数学表示： tSErtErtSr tSEr tser tSEo= tBE，tSEr， tAF tSr，tEr 式中式中tSEr某工序内的工艺作业时间域某工序内的工艺作业时间域, min-min；tSEo工序的时间域工序的时间域, min-min

22、； tSr工艺作业的开始时间点工艺作业的开始时间点, min；tEr工艺作业的结束时间点工艺作业的结束时间点, min；tser某工序内工艺作业时间域中某一操作的时间域某工序内工艺作业时间域中某一操作的时间域, min-min； tBE工艺操作前的辅助、传送、等待及缓冲时间工艺操作前的辅助、传送、等待及缓冲时间, min； tAF工艺操作后的辅助、传送、等待及缓冲时间工艺操作后的辅助、传送、等待及缓冲时间, min。23钢铁制造流程中时间的新概念钢铁制造流程中时间的新概念 上式中的上式中的tBE、tAF和和tSEr相对数值的大小，直接影响相对数值的大小，直接影响tSEr在某工序时间域在某工序时

23、间域tSEo中所处的位置。因此，时间位存在中所处的位置。因此，时间位存在三重涵义，三重涵义，即生产物质流经历某工序的工艺操作过程时间即生产物质流经历某工序的工艺操作过程时间的长短、工艺操作时间的合理时间位置及其起止时间点的长短、工艺操作时间的合理时间位置及其起止时间点。24钢铁制造流程中时间的新概念钢铁制造流程中时间的新概念5.生产时间周期、时间节奏、时间频生产时间周期、时间节奏、时间频 生产物质流在制造流程内所有工序经历时间过程的总生产物质流在制造流程内所有工序经历时间过程的总和（包括工序工艺作业时间、辅助作业时间、输送时间、和（包括工序工艺作业时间、辅助作业时间、输送时间、等待和（或）缓冲

24、时间等）称为生产时间周期等待和（或）缓冲时间等）称为生产时间周期,表示如下：表示如下： tctSEI+ tSEII + tSEIII. + tSEN 式中，式中， tc时间周期，时间周期，min； tSEI, tSEII , tSEIII . tSEN 分别为工序分别为工序I, II, III, , N的时间域，的时间域，min。 25钢铁制造流程中时间的新概念钢铁制造流程中时间的新概念 若干个生产时间周期连续进行时，若各时间周期相等若干个生产时间周期连续进行时，若各时间周期相等或近似，就会构成时间节奏。即：或近似，就会构成时间节奏。即： tci tcii tciii . tcN 这样就形成规

25、则有序的时间节奏。这样就形成规则有序的时间节奏。 某日历时间内生产物质流经历的时间周期频数，即时某日历时间内生产物质流经历的时间周期频数，即时间频，记作间频，记作。这样，在某个时间范围内生产物质流的平。这样，在某个时间范围内生产物质流的平均到达间隔为均到达间隔为1/。上述三者的关系见下图。上述三者的关系见下图。26钢铁制造流程中时间的新概念钢铁制造流程中时间的新概念27钢铁制造流程中时间的新概念钢铁制造流程中时间的新概念时间点、时间位、时间域、时间周期的关系示意图时间点、时间位、时间域、时间周期的关系示意图时间域时间周期时间点工序作业时间辅助、缓冲时间时间位28时间与钢铁制造流程的连续化程度时

26、间与钢铁制造流程的连续化程度 当生产某一（类）产品时，一般应该有一个理论过程时间。这个理论当生产某一（类）产品时，一般应该有一个理论过程时间。这个理论过程时间是在制造流程设计是正确、完善的前提下，而且制造工序、装置过程时间是在制造流程设计是正确、完善的前提下，而且制造工序、装置和工艺软件也是最优的情况下，所消耗的过程时间。也可以看成是在和工艺软件也是最优的情况下，所消耗的过程时间。也可以看成是在“理理想设定边界条件想设定边界条件”下制造（生产）某一（类）产品所消耗的最小过程时间下制造（生产）某一（类）产品所消耗的最小过程时间（t t0 0）。）。29时间与钢铁制造流程的连续化程度时间与钢铁制造

27、流程的连续化程度 t t0 0=t=t1 1+t+t2 2+t+t3 3+t+t4 4式中式中 t t0 0在生产某一（类）产品时，生产物质流在整个制造流程网络中运行所消耗的理论过程时间，在生产某一（类）产品时，生产物质流在整个制造流程网络中运行所消耗的理论过程时间，minmin； tt1 1生产物质流在流程各工序、装置中通过所消耗的理论运行时间的总和，生产物质流在流程各工序、装置中通过所消耗的理论运行时间的总和，minmin； tt2 2生产物质流在流程网络中运行所需的各种设定的运输（输送）时间的总和，生产物质流在流程网络中运行所需的各种设定的运输（输送）时间的总和，minmin； tt3

28、3生产物质流在流程网络中运行所需的各种设定的等待（缓冲）时间的总和，生产物质流在流程网络中运行所需的各种设定的等待（缓冲）时间的总和，minmin； tt4 4影响流程整体运行的各类检修时间总和，影响流程整体运行的各类检修时间总和，minmin。 30生产某一产品连续化程度生产某一产品连续化程度C C为：为： C C tt1 1/ t/ t0 0 0 0C C1 , 1 , 在实际设计过程当中，要提高在实际设计过程当中，要提高C C值，通过缩短值，通过缩短t t0 0值，而不是以增加值，而不是以增加tt1 1值为手值为手段。段。 生产运行过程中的实际连续化程度生产运行过程中的实际连续化程度 生

29、产物质流在制造流程网络中运行所消耗的实际运行时间，往往大于理论运行时间。可以用下式表示：生产物质流在制造流程网络中运行所消耗的实际运行时间，往往大于理论运行时间。可以用下式表示： t t0 0实实=t=t1 1实实+t+t2 2实实+t+t3 3实实+t+t4 4实实 tt5 5式中，式中， t t0 0实实在生产某一（类）产品时，生产物质流在整个制造流程网络中运行所消耗的实际过程时间，在生产某一（类）产品时，生产物质流在整个制造流程网络中运行所消耗的实际过程时间，minmin； tt1 1实实生产物质流在流程各工序、装置中通过所消耗的实际运行时间的总和，生产物质流在流程各工序、装置中通过所消

30、耗的实际运行时间的总和，minmin； tt2 2实实生产物质流在流程网络中运行实际所需的各种设定的运输（输送）时间的总和，生产物质流在流程网络中运行实际所需的各种设定的运输（输送）时间的总和，minmin； tt3 3实实生产物质流在流程网络中运行实际所需的各种设定的等待（缓冲）时间的总和，生产物质流在流程网络中运行实际所需的各种设定的等待（缓冲）时间的总和，minmin； tt4 4实实影响流程整体运行的各类实际检修时间总和，影响流程整体运行的各类实际检修时间总和，minmin； tt5 5 生产物质流在流程网络中运行时出现的影响流程整体运行的各类故障时间总和，生产物质流在流程网络中运行时

31、出现的影响流程整体运行的各类故障时间总和， minmin。 31生产运行过程中的实际连续化程度生产运行过程中的实际连续化程度 因此，在生产某一（类）产品时，流程实际生产运行的连续化程度因此，在生产某一（类）产品时，流程实际生产运行的连续化程度C C实为：实为： C实实 t1实实/ t0实实 0 0C C实实1 1 在实际生产运行中，通过采用一系列的技术进步措施和管理措施后，可以使发生明显缩在实际生产运行中，通过采用一系列的技术进步措施和管理措施后，可以使发生明显缩短时，例如近终形连铸机取代常规连铸机连铸，隧道式加热炉取代步进式加热炉时，短时，例如近终形连铸机取代常规连铸机连铸，隧道式加热炉取代

32、步进式加热炉时，t1实明实明显缩短；同时，显缩短；同时， t2实实、 t3实实等也随之缩短时，将会出现另一种新的、更高的连续化程度等也随之缩短时，将会出现另一种新的、更高的连续化程度的制造流程。的制造流程。32生产运行过程中的实际连续化程度生产运行过程中的实际连续化程度制造流程制造流程t0实实/mint1实实/minC实实高炉高炉-转炉转炉-模铸模铸-钢锭冷装钢锭冷装-热轧流程热轧流程634085713.5高炉高炉-转炉转炉-模铸模铸-钢锭红送钢锭红送-热轧流程热轧流程490085717.5高炉高炉-铁水预处理铁水预处理-转炉转炉- -二次冶金二次冶金-连铸冷装连铸冷装-热轧流程热轧流程245

33、665326.6高炉高炉-铁水预处理铁水预处理-转炉转炉-二次冶金二次冶金-连铸热装连铸热装-热轧流程热轧流程150665343.4高炉高炉-铁水预处理铁水预处理-转炉转炉-二次冶金二次冶金-薄板坯连铸薄板坯连铸-连轧流程连轧流程91760365.833时间因素和钢铁流程连续化程度时间因素和钢铁流程连续化程度34时间因素和钢铁流程连续化程度时间因素和钢铁流程连续化程度35时间因素和钢铁流程连续化程度时间因素和钢铁流程连续化程度36时间因素和钢铁流程连续化程度时间因素和钢铁流程连续化程度37时间因素和钢铁流程连续化程度时间因素和钢铁流程连续化程度38时间管理图与动态运行时间管理图与动态运行GAN

34、TT图图起源于项目时间管理（起源于项目时间管理（Time management），），又称进度管理（又称进度管理（Schedule management ）指项目实施过程中，对各阶段的进展程度和项目最指项目实施过程中，对各阶段的进展程度和项目最终完成的期限所进行的管理。在终完成的期限所进行的管理。在20世纪上半叶，项世纪上半叶，项目进度安排的主要工具是目进度安排的主要工具是GANTT图（又称横道图）。图（又称横道图）。 3940甘特图示意图甘特图示意图 41炼钢厂炼钢厂GANTT图的具体编制步骤为：图的具体编制步骤为： 1）以恒拉速（高拉速）为出发点和主要目标，）以恒拉速（高拉速）为出发点和主

35、要目标，编制连铸机多炉连浇的时间程序表，给出时间域、时编制连铸机多炉连浇的时间程序表，给出时间域、时间点、时间节奏和单位时间间点、时间节奏和单位时间“流量流量”； 2）试编制）试编制“间歇间歇”工序工序/装置的时间域、时间装置的时间域、时间点、时间位、时间节奏和点、时间位、时间节奏和“流量流量”；时间管理图与动态运行时间管理图与动态运行42 3）研究分析各工序）研究分析各工序/装置之间的传搁、等待、缓冲时装置之间的传搁、等待、缓冲时间和温度变化，并使各工序间和温度变化，并使各工序/装置之间能形成一定的装置之间能形成一定的“弹性弹性”匹配匹配非线性互相耦合（非线性相互作用）；非线性互相耦合（非线

36、性相互作用）； 4）进一步研究连铸）进一步研究连铸“多炉连浇多炉连浇”与间歇工序与间歇工序/装置之装置之间的优化、匹配、缓冲、协同关系，促进尽可能长时间连浇，间的优化、匹配、缓冲、协同关系，促进尽可能长时间连浇，并实现生产流程的动态并实现生产流程的动态-有序、紧凑有序、紧凑-连续运行；连续运行； 5）优化物流路径，争取路径）优化物流路径，争取路径“最小化最小化”、“层流化层流化”、“稳定化稳定化”。时间管理图与动态运行时间管理图与动态运行43BOFdePBOFdeCRHC.C流程甘特图流程甘特图非线性相互作用，间歇运行服从连续运行非线性相互作用，间歇运行服从连续运行44 炼钢厂炼钢厂GANTT

37、图的编制与实施，将促进加快各图的编制与实施，将促进加快各工序的生产节奏，促进炼钢厂生产的准连续化；缩短工序的生产节奏，促进炼钢厂生产的准连续化；缩短辅助时间、等待时间、间歇时间；有利于降低出钢温辅助时间、等待时间、间歇时间；有利于降低出钢温度、提高铸机拉速等。设计、编制、推行炼钢厂度、提高铸机拉速等。设计、编制、推行炼钢厂GANTT图是推行高效率、低成本洁净钢生产平台的图是推行高效率、低成本洁净钢生产平台的有效措施。有效措施。时间管理图与动态运行时间管理图与动态运行45（假想图）（假想图）46某厂某厂4号转炉号转炉-5号连铸机号连铸机-二棒生产线甘特图二棒生产线甘特图47工序工序开始时间，开始

38、时间，min工作时间工作时间,min等待时间等待时间,min鱼雷罐倒入铁水包鱼雷罐倒入铁水包0316铁水包扒渣铁水包扒渣3217铁水包吊运铁水包吊运5217向转炉兑铁向转炉兑铁7217转炉吹炼转炉吹炼9154转炉出钢转炉出钢24316溅渣、倒渣溅渣、倒渣27415钢包底吹钢包底吹Ar气气24816钢包吊运钢包吊运32811钢包回转台待位钢包回转台待位40316钢包回转时间钢包回转时间43118连铸机浇注时间连铸机浇注时间44190铸坯运行到加热炉铸坯运行到加热炉63217铸坯加热炉均热铸坯加热炉均热65200钢材轧制时间钢材轧制时间85119冷床冷床86128剪切剪切98119计数计数9911

39、9包装包装101218挂牌挂牌102119 某厂某厂4 4号转炉号转炉-5-5号连铸机号连铸机- -二棒材生产组织二棒材生产组织关于关于“全三脱全三脱”大型炼钢厂的能力设计和大型炼钢厂的能力设计和生产运行设计生产运行设计48 体现了工序功能集解析体现了工序功能集解析-优化，工序优化，工序之间关系集的协同之间关系集的协同-优化；流程工序集的优化；流程工序集的重构重构-优化；优化； 构造高效率、低成本并稳定运行的洁构造高效率、低成本并稳定运行的洁净钢平台，实现多目标优化；净钢平台，实现多目标优化； 有利于动态有利于动态-有序，连续有序，连续-紧凑运行的紧凑运行的计算机建模，并稳定运行。计算机建模，

40、并稳定运行。49一、铁水一、铁水“全三脱全三脱”处理具有以下重要意义处理具有以下重要意义二、铁水二、铁水“全三脱全三脱”预处理工艺的实用价值预处理工艺的实用价值 提高生产效率，脱碳炉，一炉钢缩短提高生产效率，脱碳炉，一炉钢缩短810min；相应可以降低转炉吨位、天车吨；相应可以降低转炉吨位、天车吨位和炼钢厂厂房负荷，减少相关的投资成本；位和炼钢厂厂房负荷，减少相关的投资成本； 降低生产成本（利用较高含磷量的铁矿，降低生产成本（利用较高含磷量的铁矿，在脱碳转炉中利用锰矿，约为在脱碳转炉中利用锰矿，约为15kg/t钢，少钢，少加加Fe-Mn等）；等）； 能够很好地适应薄板产品高拉速连铸能够很好地适

41、应薄板产品高拉速连铸生产生产; ;50二、铁水二、铁水“全三脱全三脱”预处理工艺的实用价值预处理工艺的实用价值 促进连浇炉数（每支浸入式水口的通钢量促进连浇炉数（每支浸入式水口的通钢量明显提高）；明显提高）； 稳定高档商品的实物性能，包括加工性能稳定高档商品的实物性能，包括加工性能和使用性能；和使用性能； 促进信息化管理；促进信息化管理； 有利于清洁生产和炼钢炉渣的利用；有利于清洁生产和炼钢炉渣的利用； 有利于与热带轧机衔接运行，促进铸坯热有利于与热带轧机衔接运行，促进铸坯热装热送。装热送。51三、任务分工三、任务分工NO.1 C.CNO.1 C.CNO.2 C.CNO.2 C.CNO.3 C

42、.CNO.3 C.C230mm230mm1700mm1700mm230mm230mm1600mm1600mm230mm230mm1400mm1400mm 主要对主要对2250mm2250mm热连轧机的热热连轧机的热轧薄板轧薄板 主要对主要对2250mm2250mm热轧机的冷轧热轧机的冷轧薄板薄板 主要对主要对1580mm1580mm热轧机，绝大部热轧机，绝大部分为冷轧、涂层等高附加值分为冷轧、涂层等高附加值薄板薄板 精炼主要用精炼主要用CASCAS，极少量用，极少量用LFLF 精炼主要用精炼主要用RHRH，其次为，其次为CASCAS 精炼主要用精炼主要用RHRH，少量为，少量为CASCAS 任

43、务要发挥产量大和大量热任务要发挥产量大和大量热装功能装功能 任务要做高档深加工产品任务要做高档深加工产品 任务主要任务主要1350mm1350mm的高档深加工的高档深加工产品，并充分发挥热装功能。产品，并充分发挥热装功能。52四、设计和动态生产运行原则四、设计和动态生产运行原则v 三台连铸有明确的产品分工和产量分工；三台连铸有明确的产品分工和产量分工；v 三台连轧机保持层流运行，分别与各自对应的三台连轧机保持层流运行，分别与各自对应的KRBOFdsi、PBOFdC精炼装置精炼装置C.C保持层流运行；保持层流运行；v 三台连铸机在连浇过程中不采取结晶器调宽，并保三台连铸机在连浇过程中不采取结晶器

44、调宽，并保持高拉速、恒拉速，保证质量并保持流程动态运行的持高拉速、恒拉速，保证质量并保持流程动态运行的时间节奏（以连铸运行节奏为中心），三台连铸机分时间节奏（以连铸运行节奏为中心），三台连铸机分别有一个主要铸坯宽度；别有一个主要铸坯宽度；53四、设计和动态生产运行原则四、设计和动态生产运行原则v 每台连铸机在连浇结束后可按照订货要求，进行结每台连铸机在连浇结束后可按照订货要求，进行结晶器调宽；晶器调宽；v 要充分发挥薄板轧机的调宽功能，保持连铸机恒拉要充分发挥薄板轧机的调宽功能，保持连铸机恒拉速，保证热装工艺的时间程序；速，保证热装工艺的时间程序；v 为了保证多炉连浇和为了保证多炉连浇和“层流

45、层流”运行，必须高度重视运行，必须高度重视天车、台车等转运、等待时间；天车、台车等转运、等待时间；v 要在要在GANT的基础上，分析两个浇次之间的间隔关的基础上，分析两个浇次之间的间隔关系，以便安排维修；系，以便安排维修；v 三部铸机的铸坯产量应与两部轧机对应，并充分考三部铸机的铸坯产量应与两部轧机对应，并充分考虑热装热送。虑热装热送。54五、具体计算方法和步骤五、具体计算方法和步骤v 计算浇注周期计算浇注周期v 确定各工序时间确定各工序时间v 确定工序之间的传搁时间确定工序之间的传搁时间v 画出画出GANT图图v 利用利用GANT图计算各工序有效作业率图计算各工序有效作业率v 计算各工序有效

46、作业时间计算各工序有效作业时间v 计算各工序年设计处理量计算各工序年设计处理量v 分析与结论分析与结论55计算浇注周期计算浇注周期v 按产品大纲：按产品大纲：v 两部热宽带轧机，年需铸坯两部热宽带轧机，年需铸坯910万吨万吨v 配置三台铸机配置三台铸机v 1,2号铸机，号铸机，2150mm，年产，年产654万吨万吨v 供供2250mm轧机：轧机：567万吨万吨v 供供1580mm轧机：轧机：87万吨万吨v 3号铸机，号铸机，1650mm，年产，年产250万吨万吨v 供供1580mm轧机轧机56计算浇注周期计算浇注周期v 按产品大纲：按产品大纲：v 1,2号铸机平均坯宽号铸机平均坯宽1538mm

47、（1400mm）v 3号铸机平均坯宽号铸机平均坯宽1340mm(1250mm)计算见附件。计算见附件。57计算浇注周期计算浇注周期v 根据转炉不同，按以下分类：根据转炉不同，按以下分类：vA. 300吨转炉，吨转炉，2150mm连铸机（连铸机（1,2号）号）vB. 300吨转炉，吨转炉，1650mm连铸机（连铸机（3号）号）vC. 250吨转炉，吨转炉，2150mm连铸机（连铸机（1,2号）号）vD. 250吨转炉，吨转炉，1650mm连铸机（连铸机（3号）号）58A 平均出钢量（t）：300凝固系数：25.5mm X min-0.5铸坯断面（mm）：230.00 铸坯密度（t/m3）：7.8

48、0 铸坯流数2结晶器内凝固系数：20mm X min-0.5结晶器有效长度：800mm拉速（m/min）0.80 拉速（m/min）1.00 拉速（m/min）1.20 拉速（m/min）1.40 拉速（m/min）1.50 拉速（m/min）1.60 拉速（m/min）1.80 拉速（m/min）2.00 冶金长度(m)16.5冶金长度(m)20.7冶金长度(m)24.8冶金长度(m)28.9冶金长度(m)28.9冶金长度(m)33.1冶金长度(m)37.2冶金长度(m)41.3结晶器出口处凝壳厚度（mm）20.0 结晶器出口处凝壳厚度（mm）17.9结晶器出口处凝壳厚度（mm）16.3结晶

49、器出口处凝壳厚度（mm）15.1结晶器出口处凝壳厚度（mm）15.1结晶器出口处凝壳厚度（mm）14.1结晶器出口处凝壳厚度（mm）13.3结晶器出口处凝壳厚度（mm）12.6宽度（mm）浇注速度（t/min） 浇注周期（min） 浇注速度（t/min） 浇注周期（min）浇注速度（t/min）浇注周期（min）浇注速度（t/min）浇注周期（min） 浇注速度（t/min） 浇注周期（min） 浇注速度（t/min）浇注周期（min） 浇注速度（t/min） 浇注周期（min）浇注速度（t/min）浇注周期（min）11003.16 95.01 3.95 76.01 4.74 63.34 5

50、.53 54.29 5.92 50.67 6.31 47.51 7.10 42.23 7.89 38.01 13003.73 80.40 4.66 64.32 5.60 53.60 6.53 45.94 7.00 42.88 7.46 40.20 8.40 35.73 9.33 32.16 15004.31 69.68 5.38 55.74 6.46 46.45 7.53 39.82 8.07 37.16 8.61 34.84 9.69 30.97 10.76 27.87 16004.59 65.32 5.74 52.26 6.89 43.55 8.04 37.33 8.61 34.84 9.

51、19 32.66 10.33 29.03 11.48 26.13 17004.88 61.48 6.10 49.18 7.32 40.99 8.54 35.13 9.15 32.79 9.76 30.74 10.98 27.32 12.20 24.59 19005.45 55.01 6.82 44.01 8.18 36.67 9.54 31.43 10.23 29.34 10.91 27.50 12.27 24.45 13.63 22.00 20505.88 50.98 7.36 40.79 8.83 33.99 10.30 29.13 11.03 27.19 11.77 25.49 13.2

52、4 22.66 14.71 20.39 21506.17 48.61 7.71 38.89 9.26 32.41 10.80 27.78 11.57 25.93 12.34 24.31 13.89 21.61 15.43 19.44 59B平均出钢量（t）：300凝固系数：25.5mm X min-0.5铸坯断面（mm）：230.00 铸坯密度（t/m3）：7.80 铸坯流数2结晶器内凝固系数20mm X min-0.5结晶器有效长度：800mm拉速（m/min）0.80 拉速（m/min）1.00 拉速（m/min）1.20 拉速（m/min）1.40 拉速（m/min）1.60 拉速（m/

53、min）1.80 拉速（m/min）2.00 冶金长度(m)16.5冶金长度(m)20.7冶金长度(m)24.8冶金长度(m)28.9冶金长度(m)33.1冶金长度(m)37.2冶金长度(m)41.3结晶器出口处凝壳厚度（mm）20.0 结晶器出口处凝壳厚度（mm）17.9结晶器出口处凝壳厚度（mm）16.3结晶器出口处凝壳厚度（mm）15.1结晶器出口处凝壳厚度（mm）14.1结晶器出口处凝壳厚度（mm）13.3结晶器出口处凝壳厚度（mm）12.6宽度（mm）浇注速度（t/min）浇注周期（min）浇注速度（t/min）浇注周期（min）浇注速度（t/min）浇注周期（min）浇注速度（t/

54、min）浇注周期（min）浇注速度（t/min）浇注周期（min）浇注速度（t/min）浇注周期（min）浇注速度（t/min）浇注周期（min）7002.01 149.31 2.51 119.45 3.01 99.54 3.52 85.32 4.02 74.65 4.52 66.36 5.02 59.72 9002.58 116.13 3.23 92.90 3.88 77.42 4.52 66.36 5.17 58.06 5.81 51.61 6.46 46.45 11003.16 95.01 3.95 76.01 4.74 63.34 5.53 54.29 6.31 47.51 7.10

55、42.23 7.89 38.01 13003.73 80.40 4.66 64.32 5.60 53.60 6.53 45.94 7.46 40.20 8.40 35.73 9.33 32.16 14004.02 74.65 5.02 59.72 6.03 49.77 7.03 42.66 8.04 37.33 9.04 33.18 10.05 29.86 15004.31 69.68 5.38 55.74 6.46 46.45 7.53 39.82 8.61 34.84 9.69 30.97 10.76 27.87 16504.74 63.34 5.92 50.67 7.10 42.23 8

56、.29 36.20 9.47 31.67 10.66 28.15 11.84 25.34 60C平均出钢量（t）：250凝固系数：25.5mm X min-0.5铸坯断面（mm）：230.00 铸坯密度（t/m3）：7.80 铸坯流数2结晶器内凝固系数：20mm X min-0.5结晶器有效长度：800mm拉速（m/min）0.80 拉速（m/min）1.00 拉速（m/min）1.20 拉速（m/min）1.40 拉速（m/min）1.50 拉速（m/min）1.60 拉速（m/min）1.80 拉速（m/min）2.00 冶金长度(m)16.5冶金长度(m)20.7冶金长度(m)24.8冶

57、金长度(m)28.9冶金长度(m)33.1冶金长度(m)33.1冶金长度(m)37.2冶金长度(m)41.3结晶器出口处凝壳厚度（mm）20.0 结晶器出口处凝壳厚度（mm）17.9结晶器出口处凝壳厚度（mm）16.3结晶器出口处凝壳厚度（mm）15.1结晶器出口处凝壳厚度（mm）14.1结晶器出口处凝壳厚度（mm）14.1结晶器出口处凝壳厚度（mm）13.3结晶器出口处凝壳厚度（mm）12.6宽度（mm）浇注速度（t/min）浇注周期（min） 浇注速度（t/min）浇注周期（min） 浇注速度（t/min）浇注周期（min）浇注速度（t/min） 浇注周期（min）浇注速度（t/min）浇

58、注周期（min） 浇注速度（t/min）浇注周期（min） 浇注速度（t/min）浇注周期（min）浇注速度（t/min）浇注周期（min）11003.16 79.18 3.95 63.34 4.74 52.79 5.53 45.24 5.92 42.23 6.31 39.59 7.10 35.19 7.89 31.67 13003.73 67.00 4.66 53.60 5.60 44.66 6.53 38.28 7.00 35.73 7.46 33.50 8.40 29.78 9.33 26.80 15004.31 58.06 5.38 46.45 6.46 38.71 7.53 33.1

59、8 8.07 8.07 30.97 30.97 8.61 29.03 9.69 25.81 10.76 23.23 16004.59 54.43 5.74 43.55 6.89 36.29 8.04 31.11 8.61 29.03 9.19 27.22 10.33 24.19 11.48 21.77 16504.74 52.79 5.92 42.23 7.10 35.19 8.29 8.29 30.16 30.16 8.88 28.15 9.47 26.39 10.66 23.46 11.84 21.11 17004.88 51.23 6.10 40.99 7.32 34.16 8.54 2

60、9.28 9.15 27.32 9.76 25.62 10.98 22.77 12.20 20.49 19005.45 45.84 6.82 36.67 8.18 30.56 9.54 26.19 10.23 24.45 10.91 22.92 12.27 20.37 13.63 18.34 20505.88 42.49 7.36 33.99 8.83 28.32 10.30 24.28 11.03 22.66 11.77 21.24 13.24 18.88 14.71 16.99 21506.17 40.51 7.71 32.41 9.26 27.01 10.80 23.15 11.57 2