成果简介实现炼钢生产过程（转炉/电炉、 精炼炉、 真空炉和连铸机） 的数据收集、存储和管理； 接收生产计划和生产指标参数； 实现生产组织协调跟踪、 生产过程和质量监视； 完成生产报表的打印记录； 在稳定的工艺过程基础上， 进行过程技术计算， 为当前处理时序和炉次操作提示指导。成熟程度和所需建设条件本项目成功应用于山东省某特钢企业 80 吨电炉生产。技术指标二级计算机系统采用 CLIENT/SERVER 结构进行实现， 数据库采用

本项目成果是由北京科技大学与石家庄钢铁有限责任公司（以下简称石钢）于2005年9月合作开展“炼钢－轧钢过程重点合同物流优化研究”课题的基础上、在2007年教育部“新世纪优秀人才支持计划”项目—汽车用特殊钢制造流程的集成优化与协调控制研究（NCET-07-0067）项目的支持下，运用冶金流程工程学基础理论，结合炼钢厂运行优化控制技术从钢铁制造工艺、技术、管理、控制等多角度对石钢炼钢－连铸－轧钢复杂制造流程的运行、优化与控制开展系统性的研究工作，对实际生产排程过程进行抽象与描述，并生成排产规则库，优化特殊钢生产排程，形成特殊钢厂炼钢－连铸－轧钢系统运行控制与优化技术： 1）炼钢－轧钢过程系统的运行原则与调控策略；2）炼钢－轧钢过程系统的时间、温度解析与优化；3）工序生产能力的确定；4）生产模式的优化；5）流程温度制度的优化；6）生产过程组织与生产控制；7）钢包转运的解析与优化；8）中间包转运的解析与优化；9）生产排程与中间坯库的库存管控系统。 根据“炉机对应”、“铸轧对应”、“能耗最小”、“拉速决定流量”、“连铸连轧”等原则，在对特殊钢厂炼钢—轧钢工序作业时间、温度、工序间流量等环节的调控策略的基础上，从时间、温度及物质量3个基本参数出发，对特殊钢厂炼钢－连铸－轧钢流程的运行过程进行研究，掌握特殊钢厂炼钢－轧钢过程系统的物质流运行规律，通过进行炼钢－连铸－轧钢工序关系的协调优化，实现转炉、连铸机与轧机的协同运行。通过对钢包运行、铸坯运转进行解析，确定合理的钢包个数和连铸坯热送热装的管控策略。 针对特殊钢厂多品种、小批量的生产特点，对石钢现有生产流程进行规则抽象和描述，指出了现有生产计划中存在的问题，并提出了解决办法。建立了棒线材产线适用的炼钢炉次计划模型、连铸浇次计划（包括异钢种混浇）模型、轧制生产计划模型和半成品库的管控模型，对石钢生产排程系统进行了总体设计和总体业务流描述，对生产排程系统进行了技术架构并用Microsoft Visual Studio 2005 + SQL Server 2000进行了实现，为炼钢－连铸－轧钢的优化排程及库存优化管理提出系统解决方案。根据以上研究内容形成的教育部科技成果（鉴字[教 CW2009]第 022 号）具有我国完全自主知识产权，在棒线材产线钢、铸、轧生产优化排程方面达到国内领先水平，在冶金流程工程学理论、方法与生产计划优化技术结合领域具有国际先进水平。

1. 痛点问题 2020年我国钢材产量超过13亿吨，占全球产量的一半以上，同时我国钢铁消费市场也是全球第一。现代智能化钢厂是钢铁企业未来的重要发展方向，目前国内主流钢厂都在大力布局。但作为智能钢厂的基础和核心，钢铁生产智能设备国内技术能力差距较大，对国外依赖性比较明显。 2. 解决方案 本项目将最新的光电技术与钢厂生产需求深入结合，致力于钢厂关键智能感知设备的研发。目前已完成原理验证和样机开发的智能设备包括：转炉炼钢过程动态监测系统、转炉内壁智能测量扫描设备、辊道辊在线智能监测系统等。项目还有多项智能设备在研。 本项目的转炉炼钢过程动态监测系统，是通过监测炉口火焰光谱和图像信息，经过人工智能计算，得到炼钢过程中钢水温度、元素含量等参数，实现炼钢过程实时动态监测。转炉内壁智能测量扫描设备，是采用激光雷达和数据融合技术，远距离快速智能扫描转炉内壁，实现转炉内壁自动检测。辊道辊在线智能监测系统，是通过对轧钢辊道辊电流实时连续监测和智能分析，有效监测和预防辊异常导致的带钢或铸坯表面损伤。 合作需求 本项目下一步发展需求主要集中在与钢铁和冶金行业相关企业的技术和产品合作，其次是资本投资、政府政策等方面的扶持。需要的外部资源主要是产业的工程化、产品化资源和市场资源。

炼钢连铸是钢铁企业的核心生产工序，其生产调度对确保钢铁企业生产的高效运行起着非常重要的作用。本软件系统能够针对多台转炉、多台精炼炉、多台连铸机的炼钢连铸生产过程制定优化作业排序方案，进行动态生产调度管理和全面的生产信息管理。本软件系统的主要功能如下： 优化调度引擎：通过求解炼钢连铸生产调度数学模型的优化算法，编制炼钢-精炼-连铸生产作业计划； 实时信息管理：以可视化的方式对炼钢-精炼-连铸生产进行实时物料跟踪； 实时生产调度：根据生产实绩数据，通过干特图等人机交互界面动态调整作业计划； 生产实绩管理：对生产实绩数据进行全面管理，生成生产报表、进行数据分析。

电弧炉炼钢合理供电技术主要是指在电弧炉炼钢过程中采用合理的供电制度，达到降低冶炼电耗和缩短冶炼通电时问的效果。其基本工艺过程：测量电弧炉供电主回路的基本电气运行参数，进行分析处理后得到电弧炉供电主回路的短路电抗和操作电抗，应用这些电气参数制定合理的电弧炉供电制度。对于电弧炉炼钢而言，选择合适的供电制度极为重要。因为电能占电弧炉炼钢总能量输入的60～70％，合理使用这部分能量将有助于实现电弧炉炼钢的高效化。北京科技大学近年来一直从事大型超高功率电弧炉炼钢合理供电技术的研究工作，在电弧炉炼钢电气运行参数、工作点、供电曲线制定等方面具有扎实的理论基础和实际工作经验。通过对电弧炉电气运行特性的研究，揭示了大型交流超高功率电弧炉炼钢过程中电气运行的基本规律。在对三台150～50t／90～35MVA炼钢电弧炉合理供电的理论研究和生产运行研究的基础上，总结了一整套研究方法和经验，取得了比外商提供的技术更好的运行结果，填补了国内空白，达到了国际先进水平。 本项目的特点在于大功率供电技术和炼钢技术的结合，科技含量高，无需对电弧炉主电路和装备做重大改动，投入少、实施方便、对生产影响小、回报高。本技术可适用于各种容量的交流电弧炉炼钢生产，炉子吨位和变压器容量越大，效果越明显，特别适用于变压器容量大于30MVA的大型超高功率电弧炉。◆经济效益及市场分析 各种容量的交流电弧炉炼钢采用本技术后，平均可节电10—30kWh/t，冶炼通电时间可缩短3min左右。以一座年产钢20万吨的炼钢电弧炉为例进行说明。 （1）技术和装备投入20—40万元 （2）直接经济效益150万元    （3）社会效益    a．年节电300万度    b．对于冶炼时间受制于供电制度的电炉钢厂，电炉炼钢生产率可提高5％左右。年产20万吨的电炉每年可增产l万吨，则年产值增加2000万元，利税增加100万元以上。    本技术具有广阔的推广应用前景，电炉炼钢厂采用本技术后当年即可回收投资，并且能见到效益。

电弧炉炼钢合理供电技术主要是指在电弧炉炼钢过程中采用合理的供电制度，达到降低冶炼电耗和缩短冶炼通电时问的效果。其基本工艺过程：测量电弧炉供电主回路的基本电气运行参数，进行分析处理后得到电弧炉供电主回路的短路电抗和操作电抗，应用这些电气参数制定合理的电弧炉供电制度。对于电弧炉炼钢而言，选择合适的供电制度极为重要。因为电能占电弧炉炼钢总能量输入的 60～70％，合理使用这部分能量将有助于实现电弧炉炼钢的高效化。北京科技大学近年来一直从事大型超高功率电弧炉炼钢合理供电技术的研究工作，在电弧炉炼钢电气运行参数、工作点、供电曲线制定等方面具有扎实的理论基础和实际工作经验。通过对电弧炉电气运行特性的研究，揭示了大型交流超高功率电弧炉炼钢过程中电气运行的基本规律。在对三台 150～50t／90～35MVA 炼钢电弧炉合理供电的理论研究和生产运行研究的基础上，总结了一整套研究方法和经验，取得了比外商提供的技术更好的运行结果，填补了国内空白，达到了国际先进水平。本项目的特点在于大功率供电技术和炼钢技术的结合，科技含量高，无需对电弧炉主电路和装备做重大改动，投入少、实施方便、对生产影响小、回报高。本技术可适用于各种容量的交流电弧炉炼钢生产，炉子吨位和变压器容量越大，效果越明显，特别适用于变压器容量大于 30MVA 的大型超高功率电弧炉。

成果简介在对炼钢过程进行深入的研究基础上， 建立了炼钢过程各工序的数学模型，并转化为核心技术。 在推广过程中结合不同项目现场实际条件， 在核心技术的基础上开发了具有不同针对性的各种控制软件。成熟程度和所需建设条件先后成功为马钢、 宝钢等钢铁企业承担过： 转炉自动炼钢系统的开发； 梅钢转炉冶炼静态模型软件； 梅钢转炉音平控渣和氧枪自动控制系统； 转炉动态控制系统； 转炉炼钢终点控制模型软件； 电炉冶炼控制系统； 连铸动态二冷与动态轻压下控制系统； 山东西王特钢有限公司二级计算机系统。技术指标提高了炼钢过程的命中率， 实现了炼钢过程的信息化和自动化， 显著提高了经济效益。市场分析和应用前景依据科学的冶金模型， 通过计算机的准确控制， 大幅提高了炼钢过程的命中率和生产过程的稳定性， 具有广泛的应用前景。社会经济效益分析通过信息化和自动化， 提高了冶炼终点命中率， 减少了人工判断失误产生的损失， 保障了生产的顺行， 能够产生可观的经济效益。知识产权及成果获奖情况具有各相关软件的著作权。合作方式合作开发、 受托开发联系方式王建军（13805553970）； 周俐（13955561593）； 朱正海（13855533713）电邮: zhu_zhenghai@163.com zhouli@ahut.edu.cn 传真： 0555-2311571

在对炼钢过程进行深入的研究基础上，建立了炼钢过程各工序的数学模型，并转化为核心技术。在推广过程中结合不同项目现场实际条件，在核心技术的基础上开发了具有不同针对性的各种控制软件。