• 在土耳其İsdemir钢厂应用PSImetals实现完整的计划集成

    通过热装节约能源消耗

        作为持续努力降低成本的一部分,提高直接和间接板坯热装率已成为大多数钢轧联合企业的首要任务。工厂需要在铸坯仍然是热的情况下,在轧机的加热炉中装料。这样既节省了大量能源,又降低了库存和板坯处理成本。Isdemir钢铁集团于2011年开始实施PSImetals计划功能,迄今为止获得了巨大的收益。

位于土耳其İskenderun的İsdemir钢厂

        Isdemir的综合型钢厂位于土耳其东南部,伊斯肯德伦市附近,是土耳其主要的板材供应商埃雷利钢铁公司的一部分。除了Isdemir,埃雷利钢铁公司还在埃雷利经营第二家工厂。

        Isdemir最初是一家长材钢铁制造商,2008年开始生产板材,厂内有两台板坯连铸机和一台热轧产能为350万吨/年的带钢热轧机。

        2010年,在新的高级计划系统投入使用前一年,工厂的热装比率仅为5%。为了增加热装率并实现可观的效益,Isdemir的新系统侧重于减少板坯再加热炉的能源消耗、以较低的板坯库存水平生成带钢热轧机计划、减少板坯移动(对天车产生积极影响)。最终,这些措施需要缩短产品交付周期。客户和PSI制定了一体化计划的概念,以便实现这些目标。如今,系统投入使用已4年,它值得我们回头来仔细研究该项目及其成功的经验。

连铸机的序列计划

2011年至2013年关键指标数据

  • 热装率和直接上料率由5%提高到54%;
  • 板坯平均上料温度由430℃提高到586℃。
  • 加热炉总能耗从316.1 mcal/吨降至245.7 mcal/吨
  • 产线计划节省了80%的时间
  • 从2011年至2013年节省了1300万美元的总成本

热装如哲人之石

        这一全面生产计划优化的关键目标是最大限度地提高板坯连铸机和带钢热轧机之间的板坯热装比率。

        如果在生产过程中可实现,钢铁生产商会尽量减少在轧制温度(1200℃)下对板坯进行再加热所需的能量,方法是在轧机前的再加热炉中尽可能地加热板坯。如果板坯在浇注后直接轧制(直接上料)或最多在12小时内直接轧制(热装),这是可行的。可以在炉中实现燃气节约,从而节省大量成本。

        然而,热装/直接上料并非总是可行的,因为某些钢的质量要求在铸造和轧制过程之间对板坯进行强制冷却。对于某些钢种,还需要对板坯进行强制表面清洗。另一方面,某些钢种可能需要强制热装:这些钢种需要在板坯生产后尽快完成上料工序。

推和拉才是关键

        仅仅关注连铸机和带钢热轧机的独立计划是不可能提高热装比率的。因此,PSI热装解决方案将中期计划(最长4周)与短期计划(最长3天)相结合。这就是我们所说的集成计划系统。 。 

仅仅关注连铸机和带钢热轧机的独立生产计划是不可能提高热装比率的。

        在中期阶段,需要建立日产量计划,以在客户服务、产量最大化和库存最小化之间找到最佳平衡,同时还需要计算棒线材轧机的最优化的轧制能块计划。这些结果和目标是订单排产所需要提供和达到的,订单排产对接下来的4周按订单和件次粒度生成粗略的跨产线计划。这一流程允许模拟每条生产线上每个订单的预期生产日期、预期完成日期和预期库存水平。在此阶段,还应考虑到一些高层级的技术限制因素,这些限制因素可能会造成既定日期出现上下几天的浮动,例如带钢热轧机的支撑辊的能块或铸机局部能块。此外,某些产线的计划需要高度同步。尤其是,铸机需要按照线棒材轧机的能块计划同步供料,而板坯连铸机的排产需要与带钢热轧机排产同步,以最大限度地增加热装机会。

        最后,产线详细排程旨在为每条生产线生成最长3天的、不同班次的最优产线生产序列,同时考虑到所有生产线的技术限制,如钢种转换、宽度跳变等,并尽量确保订单排产时设定的目标生产日期。产线详细排程的输出是准备发送到设备的生产排序。

        除了计划层面的纵向集成外,连铸和热轧之间的横向集成也在中期计划中发挥着关键作用。

映射日常业务 

        在中期计划阶段,我们的目标是根据订单簿需求确定未来的热装机会,并相应地编制热轧和连铸同步的粗略计划。短期内的详细产线排程将根据实际生产线和物料情况安排。

        根据最新生产情况,每天更新中期和短期计划。因此,Isdemir的计划部门每天将未来几个月的生产订单加载到计划系统中,并将每条生产线(即所有现有板坯、钢坯、钢卷)的在制品(WIP)库存单元以及计划的生产线停机时间加载到计划系统中。这些动态信息从Isdemir的生产执行系统以快照形式(每晚或按需)上传,同时,初始库存单元已预先分配给生产订单。

热轧工艺的序列计划

从拉动……开始

        在中期计划阶段,Isdemir首先生成一个理想的热轧机序列,即“拉动”,它将:

  • 确定热装棺材板计划的订单组
  • 最大限度遵守交期,以找到最佳的热装计划
  • 不考虑铸机约束条件

        由于热轧“拉动”运行,热装棺材板计划会达到最大长度。应注意的是,在此阶段,在制品板坯的数量不足以覆盖3到4周的中期热轧机计划,并且由于铸机序列尚未创建,因此尚无太多的预测板坯可用于完成热轧机序列(与此对应的是铸机冻结的已“运行生产”序列)。为了解决这个问题,可以通过生成虚拟板坯来完成板坯库的填充。

        下一步是将这些理想热轧计划拉到铸机上,在考虑铸机约束条件的情况下,尽量生成现有框架下最好的铸机计划。

        这意味着,铸机计划的结束日期将符合热轧机的热装需求,从而最大限度地利用热装机会。值得注意的是,客户交期也是排定热轧拉动计划约束条件的一部分,同时,还需在满足订单交期和热轧计划长度之间做权衡。

连铸机过程的序列计划

……伴随着推动。

        由于现在还必须考虑铸造的限制条性,因此并非所有的热轧计划都能完全按照“拉式”要求进行上料。这就是为什么最终将通过“推式”运行重新计算热轧计划,此时,只考虑实际板坯和来自铸机的预测板坯。在此计划阶段,先前创建的虚拟板坯已被删除。根据定义,虚拟板坯可直接用于计划;然而,根据铸机计划,预测板坯具有准确的到达时间。热轧推式运行的一个特殊之处是,它试图保持“拉式”运行中已排定的热装棺材板计划,并将重新优化排程,同时使用预测板坯(而不是虚拟板坯)填充热轧计划。

        在短期计划内,计划员必须为即将到来的班次准备铸机和热轧序列,最长为3天。一旦计划好,产线序列将发布给MES系统。因此,生产序列必须比在订单计划级别生成的粗略计划更详细,考虑所有的技术限制条件,例如板坯之间的特定跳跃。订单计划无法细致到件次,是因为并没有考虑某些细节约束条件,也是因为未来几天内确切的生产订单和物料状况具有不确定性。短期计划的目标当然是在班次计划中实现上层计划确定热装棺材板计划。

        短期计划内的热装优化是在纯推进模式下进行的:首先,基于既定的能块和热装中间包的约束,生成优化后的铸机序列。

        第二中,计划员生成短期热轧机组序列。棺材板计划不是在这一阶段自动完成的,而是由计划员手动完成的。默认情况下,建议采用中期计划“推式”运行的结果;然而,计划员可以根据铸机的实际情况选择另外的热装计划。事实上,对于热装计划,至关重要是验证铸机序列是否能够及时为热装棺材板计划提供预测的来料。

        预测板坯从铸机序列到热轧机组前面的料堆管理由Isdemir的MES系统直接处理。一旦这些板坯得到有效浇铸并成形,MES系统还负责将这些预测板坯转化为实际板坯。

拉——推=双赢

        基于 PSImetals 计划系统 的Isdemir热装优化实施五年后,客户可以获得以下收益:

  • 降低板坯加热炉的能耗
  • 能够在较低的板坯库存水平下生成带钢热轧机计划 
  • 板坯移动次数减少,对天车活动产生积极影响
  • 提高产量(规模经济)
  • 更短的订货交付时间 

        能耗的降低与加热炉的气体节约直接相关,这可以通过较高的热装比来实现(热板坯达到轧制温度所需的再加热量大大减少)。较短的交付期和板坯移动降低,以及可能使用整体较低的板坯库存,这些积极影响是因为铸造的热坯仅在板坯库的特定区域储存了一小段时间,并且仅需从板坯库的较冷地方取出较少的板坯。最后,在加热炉中装入热坯,可以通过加快炉速来提高产量。

 

 

最后,在加热炉中装入热坯,可以通过加快炉速来提高产量。