炼钢-连铸-热轧一体化批量计划编制方法研究.pdf

中文摘要 摘 要 - - - 炼钢 连铸 热轧是钢铁生产中连接紧密的三大主要工序，与之对应的炼钢 连 - 铸 热轧一体化计划需要通过综合考虑不同工序的生产目标和工艺约束，形成可批 量化组织生产的炉次计划、浇次计划和热轧单元计划来进一步提高钢铁生产物流 的衔接匹配水平和平稳运行效率。然而，由于其计划编制过程是一个多阶段、多 目标、多约束的复杂组合优化问题，并且炼钢、连铸和热轧工序之间的生产目标 - - 和工艺约束存在相互促进和相互制约的关系，给编制炼钢连铸 热轧一体化批量计 - - 划的带来很大的困难。因此，开展炼钢连铸 热轧一体化批量计划编制方法研究具 有重要意义和应用价值。 - - 论文以热轧带钢为对象进行炼钢连铸 热轧批量计划编制问题研究，通过分解 - - 协调方式来研究考虑衔接协调的炼钢连铸计划编制问题、热轧计划编制问题以及 炼铸轧一体化的衔接协调问题并分别建立模型及优化求解算法。主要研究内容及 结果如下： 针对炉次计划编制问题，建立了以最小化轧制宽度跳跃惩罚、最小化交货期 偏差惩罚和最小化无委材量为目标的多目标优化模型；针对浇次计划编制问题， 建立了以最小化交货期差异惩罚和最小化浇次数为目标的多目标优化模型。将炼 - 钢 连铸生产计划编制问题整体归结为具有多目标特征的多旅行商问题，设计了改 进的多目标蚁群算法进行求解，并通过变邻域搜索算法有效促进了炉次计划和浇 次计划的衔接协同，不同规模的测试算例检验了模型及算法的有效性。 针对热轧计划编制问题，建立了以最小化热轧板坯厚度跳跃惩罚和硬度跳跃 惩罚为目标的多目标优化模型。采用概率冲突消解策略，精英保留策略、邻域搜 索等多种策略设计了基于NSGA2 的改进多目标遗传算法进行求解，并提出单热轧 单元优化和热轧单元间优化策略以进一步加快解的收敛和提高解的优化能力。实 例测试结果表明模型和算法能有效降低热轧板坯规格跳跃、硬度跳跃惩罚。 - - 建立了炼钢连铸 热轧协调匹配模型，提出了“铸轧时间差”概念及计算参数， 利用该参数可引导一体化计划的优化解朝着“提高热装率”的方向收敛，实现炼 - - 钢 连铸 热轧生产计划的衔接协调。不同规模案例的仿真实验结果表明模型和算法 能有效降低板坯的“铸轧时间差”，达到了提高板坯热装率的目的。 关键词：一体化计划，热装比，多目标，衔接协调 I 英文摘要 Abstract Steelmaking-continuous and casting-hot rolling is the three main processes of tight connection in iron and steel production. The corresponding integrated plan of steelmaking-continuous casting-hot rolling needs to further improve the matching level and smooth operation efficiency of iron and steel production logistics by taking into account the production objectives and process