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 鋼包周轉過程熱行為直接關系到鋼水溫度的穩定，因此，鋼包周轉過程熱行為的研究一直是學術研究的熱點，浙江宏盛特鋼有限公司分別采用了有限差分與修正的速度一壓力耦合算法相結合的方法計算鋼包內的煤氣燃燒現象，模型耦合了鋼包烘烤過程中的流體流動、燃燒和換熱等過程，定量分析了不同煤氣流量下鋼包內煤氣燃燒的溫度場變化規律，結果表明：煤氣流量為800m/小時是該煉鋼廠提高包壁溫度的最佳烘烤流量，為指導現場操作提供了重要的烘烤工藝參數。吳鵬飛等針對浙江宏盛特鋼有限公司的新鋼包溫度場進行研究，采用有限元分析法對烘烤一周轉過程中的鋼包進行數值模擬，特別研究了新鋼包預熱烘烤對鋼包熱狀態和鋼水溫度的影響，結果表明，新鋼包達到紅熱狀態的預熱烘烤時間為25小時，但由于包底的蓄熱不足造成鋼包周轉后的鋼水溫降最大約10℃；而鋼包預熱烘烤55小時后，鋼包整體熱狀態才達飽和，周轉后造成的鋼水溫降不到10℃，因此可知，宏盛特鋼鋼包預熱烘烤的理想時間為55小時，為制定合理的鋼包烘烤制度提供了依據。采用大渦模擬法對高溫空氣燃燒進行模擬，但由于大渦模擬占用的計算機容量較大，因此將其用在實際湍流過程中存在一定困難。

一、鋼包熱循環過程。

 宏盛特鋼針對煉鋼廠鋼包熱循環的整個過程，建立了鋼包熱狀態跟蹤模型，為了提高模型的準確性將溫度測試與數值模擬結合，并通過傳熱反問題對模型進行修正，模型全面分析了鋼包熱狀態對鋼水溫降的影響，影響因素包括：新包預熱烘烤、空包、離線烘烤和包襯侵蝕等。研究結果對全面認識鋼包熱狀態的影響因素，及針對鋼包的鋼水溫度補償奠定了基礎。吳鵬飛以宏盛特鋼煉鋼廠大型預制塊鋼包為研究對象，采用實際測溫和數值模擬結合的方法，對鋼包周轉過程的熱狀態進行了系統研究，模擬將有限體積法與有限元法結合求解“流固耦合”問題，解決了鋼包侵蝕模擬過程，提高了計算精度和效率，研究發現：鋼包烘烤時間由25小時縮短到20小時，可節約煤氣量約5800立方米；鋼包在周轉的前三個周期造成的鋼水溫降最為明顯，第一周期的鋼水溫度補償達10℃，鋼包整體在投入周轉后的第十周期左右達到熱飽和；澆注后處于空冷狀態的鋼包，在最初的2小時溫降速率最高，因此要避免鋼包空冷時間過長，最終導致鋼水溫降過大的現象出現。

二、鋼包周轉過程跟蹤技術

   鋼包跟蹤是鋼包管控系統的基礎，發揮著收集鋼包信息的重要作用，通過鋼包在線跟蹤，實時監控煉鋼廠內的鋼包運行狀態。寶鋼不銹鋼公司的鋼包跟蹤和起重機系統從生產計劃出發，側重于鋼包調度，實現了鋼水、鋼包等重要物資的跟蹤和管理，并可實時查看跟蹤鋼包位置并據此產生鋼包調度指令，掌握著生產情況和物流動態。目前，正在開發鋼水溫度控制模型，并嵌入到鋼包跟蹤和行車調度系統中，實現鋼水溫度的預測和指導溫度補償，從而實現將鋼包管理系統打造為煉鋼廠集鋼包調度、物料消耗和溫度控制等功能的平臺。江蘇沙鋼與東南大學聯合開發了一種基于射頻識別和無線局域網技術的鋼包定位和智能調度系統，系統采用軟硬件結合的方式，采用TCP／IP通信模式進行鋼包信息的傳輸，通過智能識別鋼包狀態，為煉鋼自動化提供數據支持，保證了生產的順利進行。美國惠林一匹茲堡公司俄亥俄鋼廠的計算機鋼包跟蹤系統口，采用基于鋼包跟蹤的方式獲得鋼包周轉的歷史數據，分析了各個操作變量(包括：轉爐出鋼溫度、鋼包溫度、鋼水接觸時間、鋼包加熱次數、鋼包脫硫次數和吹氬攪拌時間)對耐火材料性能的影響，得出對鋼包使用壽命影響最大的變量是平均吹氬攪拌時間和鋼包脫硫次數。最后，基于這些分析結果開發了簡單的鋼包壽命預報系統。

三、鋼包管控存在問題

   鋼包管控的系統研究是為了優化鋼包周轉過程，提高鋼包周轉率，優化鋼水溫度控制，特別是降低轉爐出鋼溫度，節省煉鋼過程能耗。但前人研究還存在以下不足：

   1. 國內外對鋼包周轉過程控制的研究大多限于鋼包周轉過程的時間與溫度變化規律、周轉鋼包數量等方面，但鋼包管理控制采用人工方式。而且周轉鋼包數量計算模型的假設條件較為簡單，未能針對特定煉鋼廠的爐機匹配模式與周轉鋼包數量的關系展開研究，進而針對不同條件提出計算模型。

   2. 鋼包周轉過程仿真主要針對生產計劃與周轉鋼包數量、鋼包調度等問題，但對鋼包周轉過程的運行規律及其影響因素的研究較少，而且模型設置未能充分考慮實際鋼包周轉的約束條件，利用仿真方法建立鋼包周轉動態模型，研究相關參數對鋼包周轉過程的影響，具體指出鋼包周轉的可優化環節。

   3. 鋼包周轉過程熱行為主要圍繞周轉過程中的熱狀態變化及其對鋼水溫度的影響展開研究，建立了鋼水溫度補償模型，內容較為豐富，但未能與鋼包跟蹤技術相結合，實現鋼包熱狀態的自動判定和鋼水溫度的在線補償，進而根據計算得出的鋼包熱狀態結果，為鋼包調度提供服務。

   4. 鋼包跟蹤大多限于轉爐一連鑄間的主要工序，未能實現鋼包全程跟蹤，容易造成丟包，因此未能共享鋼包信息，實現其與鋼包調度、鋼水溫度控制等煉鋼工藝的緊密結合，指導煉鋼生產。目前，鋼包管控領域的研究相對獨立、缺乏統籌，尤其對鋼包周轉過程運行規律等問題的研究不夠深入，未能從鋼包周轉過程所涉及的所有工序(含轉爐、精煉、連鑄、鋼包熱修、烘烤和冷修)以及生產調度等整體統一的角度出發，系統研究鋼包周轉過程的運行規律，從而實現理論研究與實踐應用的有機結合。

  通過對鋼包周轉過程的研究得出：煉鋼廠十分需要一個將物流跟蹤、鋼包調度和鋼水溫度控制等功能綜合集成的鋼包管控系統，以充分發揮“鋼包”在物流、溫度、質量和生產等方面的重要調控作用，實現流程優化和節能降耗。未來會將周轉鋼包數量計算和基于智能算法的鋼包周轉優化等研究內容加載到鋼包管控系統中，開發出周轉鋼包數量計算和鋼包周轉過程優化功能模塊，實現有計劃的投入鋼包和鋼包周轉過程的智能優化，充分發揮系統在鋼包管理上的作用。