浙江至德鋼業有限公司系統總結了鋼包管控涉及的鋼包周轉過程仿真等方面的研究現狀，指出鋼包管控實踐中存在的常見問題，最后對鋼包管控的未來發展趨勢進行了展望。隨著冶金技術的進步，鋼包承擔的冶金功能也逐漸增多，已經成為一種不可缺少的冶金容器，能夠起到調控鋼水化學成分和潔凈度的作用，特別指出，鋼包在制造流程中的時間節奏和溫度調控方面有著重要意義。國內外一些配置先進的煉鋼廠，都將鋼包周轉的合理管理和控制(簡稱鋼包管控)視為穩定生產運行、協調前后工序的關鍵環節。由于鋼水從煉鋼爐注人鋼包這段時間是煉鋼生產中溫降最劇烈的階段，而鋼包的蓄熱狀態直接影響鋼水的溫降，鋼包周轉狀態又影響鋼包的蓄熱情況。因此，應針對鋼包的功能和作用進行深人研究和優化，同時對煉鋼廠的周轉鋼包數量(包括熱狀態、位置狀態和侵蝕情況等)給予足夠重視。

一、鋼包管控研究現狀

   鋼包周轉過程貫穿整個煉鋼廠制造流程的始終，是煉鋼系統優化控制的爐機對應原則、能耗最小原則、拉速決定流量原則和連澆原則的集中表現。由于高效連鑄的鋼水溫度控制比常規連鑄要求更為嚴格，而作為鋼水運輸載體的鋼包，其周轉過程的管理和控制狀況直接關系到煉鋼生產的正常進行，因此對鋼包周轉過程的清楚認識具有非常重要的意義。

   實際上，鋼包周轉過程是一個涉及生產計劃和鋼包信息的復雜調度過程。簡單描述為，由三級MES系統下達生產計劃后，鋼包調度專家根據生產計劃信息(如冶煉鋼種等)，并結合鋼包信息(如鋼包包齡和烘烤時間等)，從在線周轉包或是離線烘烤包中選擇最合適的鋼包投入周轉；鋼包由轉爐上線周轉后，根據鋼種冶煉工藝的要求選擇精煉路徑；然后鋼包到達連鑄澆鑄，澆完鋼水的鋼包進行倒渣、熱修或是冷修等操作，這樣鋼包完成一次周轉全過程，具體如圖所示。鋼包從煉鋼爐承接鋼水后就一直處于煉鋼一連鑄的生產過程中，對煉鋼過程中的節能降耗和生產計劃執行起著重要作用。為此前人針對鋼包管控，將研究重點放在鋼包周轉過程的控制、仿真、熱行為和跟蹤技術等四個方面。

 1. 鋼包周轉過程控制

  隨著鋼包周轉問題的研究深入，鋼包周轉過程控制主要集中在以下幾個方面：

   浙江至德鋼業有限公司針對鋼包周轉過程進行深入地解析研究，建立了轉爐煉鋼廠鋼包周轉的物理模型，通過數學方法對鋼包周轉過程時間進行描述，在此基礎上提出周轉鋼包數量的三種計算方法和鋼包周轉評價指標，最后通過優化鋼包周轉的柔性時間對鋼包周轉過程進行優化。通過對武鋼第一煉鋼廠鋼包周轉過程解析研究，從鋼包周轉時間、溫度和鋼包投運等方面進行綜合分析，提出工序時間控制、鋼包投運管理和鋼包溫度制度等優化鋼包周轉的具體措施，以及周轉鋼包數量的評價指標——鋼包周轉率，建立鋼包周轉的動態管理模式，為優化鋼包生產的物流調控和高效連鑄生產提供了保障。胡家前等以安鋼第二軋鋼廠鋼包為研究對象，從鋼包烘烤質量、底吹合格率、鋼包自開率等方面分析鋼包管理狀況，提出改進鋼包周轉過程控制的具體措施，有效提高了紅包周轉率，保證了生產順行。

  黃幫福等以首秦煉鋼廠的鋼包為研究對象，對特定條件下的鋼包周轉過程進行解析，通過建立鋼包管理模式形成鋼水運輸任務、鋼包管理和鋼包運行優化等三個鋼包管理系統模塊，實現了鋼包的計算機化管理，系統將周轉鋼包數量的計算方法和鋼包周轉率及鋼包周轉連續化程度兩個評價指標納入其中，通過對鋼包狀態實時監控優化鋼包周轉率和連續化程度。蔡峻等以某煉鋼廠的鋼包為研究對象，采用生產計劃甘特圖對澆次計劃與周轉鋼包數量的關系進行研究，提出不同澆次重合時間下的周轉鋼包數量計算模型，對指導煉鋼廠生產組織優化有重要意義。

2. 鋼包周轉過程仿真

   在鋼包周轉過程仿真的研究中，前人主要采用系統仿真手段，對鋼包管控進行了系統研究，主要研究成果如下：

   浙江至德鋼業有限公司從節能降耗的角度出發，通過鋼包優化選配的方式實現煉鋼過程的能耗優化。鑒于實際生產中鋼包調度過程十分復雜，難于建立準確數學模型進行表達，提出基于鋼包選配規則和優先級的鋼包調度仿真軟件。同時為了方便現場調度專家實時監控鋼包行為，開發了可視化的鋼包動態模擬畫面，利用在線數據進行離線仿真試驗。軟件有效提高了鋼包計劃的編制精度，減少了鋼包在線調整的次數，達到了節能、降耗的目的。

   至德鋼業認為，鋼包的優化選配對煉鋼生產過程中節能降耗起著非常重要的作用，但由于實際生產中煉鋼生產設備等條件的限制很難獲得最佳的鋼包，因此采用啟發式算法對煉鋼生產過程中的鋼包選配問題進行研究，首先根據鋼包調度專家的經驗總結出鋼包優化選配的規則約束，然后提出采用啟發式算法解決鋼包起重吊裝的問題，最后輸入實際煉鋼生產數據進行仿真試驗。結果表明：軟件能夠有效提高鋼包調度的精度，減少在線調整的頻率，節約了能源消耗。張濤采用仿真軟件建立鋼包周轉逆流仿真模型，針對鋼包周轉過程中生產作業計劃與周轉鋼包數量間的關系進行了研究，建模過程中鋼包的工序處理和工位間運輸時間都采用平均值設置，但未考慮實際鋼包周轉過程中工序處理和工位間運輸的時間波動。同時由于模型缺少對空包周轉的控制，造成鋼包從翻渣位再次返回鑄機時經常會經歷很長時間，與實際鋼包周轉調度不符。研究結果雖然只得出了生產作業計劃與周轉鋼包數量的關系，但卻為鋼包周轉過程的研究開拓了思路。肖陽建立了面向對象的鋼包調度模型，并基于仿真軟件實現了層次化和模塊化的鋼包調度仿真軟件，并采用改進遺傳算法對仿真結果進行優化，經過實踐檢驗表明建模方法的實用性。張燕針對鋼包周轉調度優化問題，提出以最小化車輛數為目標函數的數學模型，采用語言建立鋼包調度優化模型，然后分別采用分散搜索算法和隨機局域搜索算法求解，算法應用有效優化了鋼包周轉過程。譚圓圓等口將鋼包周轉調度問題轉換為帶有時間窗、車輛帶有時間調整的車輛路徑問題，根據鋼包周轉過程的約束建立了鋼包調度的數學模型，并采用分散搜索算法對模型進行了優化，經實際應用驗證了模型和算法的有效性。蔡峻等針對鋼包周轉過程的特點和約束條件，采用仿真方法建立了鋼包周轉過程仿真模型，模型考慮了鋼包實際周轉中的時間波動，使建模更加貼近實際，通過模型對影響鋼包周轉過程的因素進行了定量分析，為提高煉鋼廠的鋼包管理水平提供了重要參考。