[發明專利]一種面向鐵水運輸過程的空罐分配優化方法

在審

• 申請號: 202210195122.5
• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN114580735A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 唐立新;汪恭書;孫德峰
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;B22D41/12;B22D46/00;C21B5/00;G06Q10/06;G06Q10/08
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

本發明提供一種面向鐵水運輸過程的空罐分配優化方法，涉及冶金自動控制技術領域。該方法首先將鋼鐵企業的鐵鋼生產界面劃分為不同的區域，并確定鐵水空罐的冷熱狀態；然后建立在滿足高爐出鐵任務需求的情況下，將不同區域、不同類型、不同狀態的鐵水空罐分配給高爐出鐵任務的鐵水空罐分配問題；并基于集劃分模型的鐵水空罐配罐模型對鐵水空罐分配問題進行定量化描述；最后求解出鐵水分配分配方案的最優組合，下發到調度部門執行操作。該方法能夠在滿足高爐出鐵任務需求，保障高爐出鐵安全性和順暢性的基礎上，提高鐵水空罐的利用率，降低鐵水運輸過程中的能源損耗。

技術領域

本發明涉及冶金自動控制技術領域，尤其涉及一種面向鐵水運輸過程的空罐分配優化方法。

背景技術

鐵水運輸是將煉鐵生產過程中高爐冶煉生產的鐵水及時地運輸到煉鋼車間倒罐站的過程，是銜接鋼鐵企業煉鐵生產過程和煉鋼生產過程之間的橋梁，鐵水按時到達煉鋼車間對煉鋼計劃的順利執行有著重要意義。當前鋼鐵企業裝載鐵水的工具主要有魚雷罐和敞口罐兩種，它們承載鐵水量不同。高爐內的冶煉好的鐵水通過其出鐵口流出到魚雷罐(TPC)或者敞口罐等裝載工具進行承載(即受鐵過程)，然后由機車牽引魚雷罐或敞口罐從而將鐵水運輸至煉鋼車間倒罐站。空罐分配是指在高爐出鐵時刻前，將不同類型的鐵水空罐(魚雷罐或敞口罐)及時運輸到高爐出鐵線下對應的出鐵口。高爐出鐵是一個連續的過程，為了保障高爐出鐵過程安全和順暢，需要在高爐出鐵時刻前，將高爐出鐵任務所需的指定類型和數量的鐵水空罐運送至高爐出鐵口等待受鐵。

大型鋼鐵企業通常有多個高爐，由于高爐建造時期不同，不同高爐的容量不同，不同高爐出鐵口之間的距離也不同，部分高爐由于軸距過短，無法安裝稱量魚雷罐的大型稱重設備，只能使用敞口罐裝載和運輸鐵水。容量不同的高爐冶煉的鐵水量不同，導致每次出鐵時的鐵水量不同，需要使用的鐵水空罐的種類和數量也不同。每座高爐通常有4個出鐵口，出鐵時按照一定的周期在不同的出鐵口輪流出鐵。根據鋼鐵企業出鐵計劃，在高爐出鐵時刻前，滿足不同高爐出鐵任務需求的魚雷空罐和敞口空罐的數量已知。隨著高爐出鐵任務的執行，魚雷罐和鐵水罐分布在從高爐區到煉鋼車間的場內鐵路運輸軌道的不同位置，在分配鐵水空罐前，需要確定每個空魚雷罐和空敞口罐的具體位置。當前大部分鋼鐵企業通過給每個鐵水罐安裝基于射頻識別RFID技術的耐高溫的電子標簽，通過無線電訊號識別特定的目標并讀寫相關數據，準確識別鐵水空罐號，并確定鐵水罐所處的位置。鐵水溫度過低會影響鋼材產品的質量，當鐵水運輸過程中的熱量損失較大時，鐵水在運送至煉鋼車間后需要二次加熱，造成煉鋼生產效率降低、成本增加。減少鐵水運輸過程中的溫降是降低煉鋼環節能耗、節約能源的有效途徑。魚雷罐和空敞口罐的溫度與距離上一次倒鐵或空罐檢修、烘烤任務的時間有關，根據魚雷空罐和敞口空罐上一次使用的時間與預先設定的閾值，將魚雷空罐和敞口空罐分為熱罐、溫罐和冷罐三種狀態。在鐵水空罐到高爐距離相同的情況下，優先使用溫度較高的鐵水空罐能夠有效降低高爐出鐵和鐵水運輸過程中的溫降，減少能源損耗。

鐵水運輸過程中的空罐分配問題是一個復雜的技術問題，涉及到如何從整個鐵鋼界面的不同區域內選取不同類型、不同冷熱狀態的鐵水空罐，隨著高爐出鐵任務的不斷更新和配罐方案的執行，鐵鋼界面中的鐵水罐的位置發生變化，鐵水罐的冷熱狀態也不斷變化。針對不同的高爐出鐵任務，如何科學的分配不同區域、不同類型、不同冷熱狀態的鐵水空罐是鋼鐵企業面臨的一個非常重要且十分復雜的技術問題。

專利“一種控制鐵水運輸的方法及系統，專利號：CN202110265085.6”，先獲取當前次鐵水運輸的配罐計劃，根據配罐計劃選擇鐵水罐車并生成相應的唯一標識信息，用于控制和確認鐵水罐車進入軌道受鐵。該專利主要是鐵水罐車的信息化追蹤控制和計劃實施，而不是鐵水罐車的具體分配方法，該專利中將配罐計劃作為已知信息，可由信息系統簡單觸發或者人工給出。專利“一種煉鐵煉鋼連鑄一體化調度系統，專利號：CN200910243302.0”，利用內嵌的鐵水魚雷罐鐵水包物理模型實現鐵水魚雷罐的分配，但其物理模型實質上是基于人工經驗和經驗規則的粗略分配調度方法，不能保證獲得的鐵水罐分配方案質量。