blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2024-6-738-743blackmet-2817Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИINFORMATION TECHNOLOGIES AND AUTOMATIC CONTROL IN FERROUS METALLURGYПланирование системы ремонтов конвертеров в условиях квазипериодического функционирования агрегатовPlanning BOF repair system in conditions of quasi-periodic operation of unitshttps://orcid.org/0000-0003-4100-5644КорнетМ. Е.KornetM. Е.

Мария Евгеньевна Корнет, старший преподаватель кафедры инженерной кибернетики

Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4

Maria E. Kornet, Senior Lecturer of the Chair of Engineering Cyberne­tics

4 Leninskii Ave., Moscow 119049, Russian Federation

marya.kornet@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0485-9846ЗиминА. В.ZiminA. V.

Алексей Валерьевич Зимин, д.т.н., доцент, заведующий кафедрой автоматизации и информационных систем

Россия, 654007, Кемеровская область – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Aleksei V. Zimin, Dr. Sci. (Eng.), Assist. Prof., Head of the Chair of Automation and Information Systems

42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation

zimin.0169@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4671-0847БурковаИ. В.BurkovaI. V.

Ирина Владимировна Буркова, д.т.н., доцент, ведущий научный сотрудник

Россия, 117997, Москва, ул. Профсоюзная, 65

Irina V. Burkova, Dr. Sci. (Eng.), Assist. Prof., Leading Researcher

65 Profsoyuznaya Str., Moscow 117997, Russian Federation

irbur27@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4152-3572ЗиминВ. В.ZiminV. V.

Валерий Викторович Зимин, д.т.н., профессор кафедры автоматизации и информационных систем

Россия, 654007, Кемеровская область – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Valerii V. Zimin, Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Chair of Automation and Information Systems

42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation

zimin1945@sibsiu.ruНациональный исследовательский технологический университет «МИСИС»РоссияNational University of Science and Technology “MISIS”Russian FederationСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian FederationИнститут проблем управления им. В.А. Трапезникова РАНРоссияV.A. Trapeznikov Institute of Control Sciences, Russian Academy of SciencesRussian Federation202415122024676738743Copyright © Корнет М.Е., Зимин А.В., Буркова И.В., Зимин В.В., 20242024Корнет М.Е., Зимин А.В., Буркова И.В., Зимин В.В.Kornet M.Е., Zimin A.V., Burkova I.V., Zimin V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/2817

На примере сталеплавильного производства АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат» рассматривается задача синхронного календарного планирования в интервале нескольких плановых периодов работы конвертеров, конвертерных цехов, производства в целом, а также текущих ремонтов конвертеров сталеплавильного производства (два конвертерных цеха с двумя и тремя конвертерами). Плановые остановки конвертера на ремонт зависят от реальной достигнутой продолжительности кампании по футеровке и производственных календарных планов работы агрегатов. Ремонты выполняются при достижении текущей длительности кампании конвертера заданного нормативного значения. Таким образом, текущая длительность кампании конвертера описывается дискретной, нелинейной квазипериодической функцией, не имеющей фиксированного периода, но обладающей некоторой регулярностью. Формализованы технологические ограничения, определяющие минимальные и максимальные значения количества плавок в сутки, которое может провести каждый из цехов при одном или двух одновременно работающих конвертерах. Сформулированы условия, позволяющие избежать выполнения в одном цехе двух «холодных» ремонтов в одном плановом периоде и обеспечиваю­щие ежесуточную переработку конвертерными цехами всего поступающего из доменного цеха чугуна. В предлагаемой математической постановке задачи требуется найти такие графики ремонтов конвертеров и такие календарные планы их работы, которые удовлетворяют сформулированным ограничениям и оптимизируют нелинейный критерий. Предложенный критерий направлен на обеспечение постоянной подготовленности цехов для выполнения производственной программы и проектной производительности. Задача сформулирована для условий безаварийной работы и стабильного обеспечения цехов жидким чугуном как основной составляющей металлозавалки конвертерной плавки.

Using the example of the steelmaking production of JSC EVRAZ United West Siberian Metallurgical Plant, the paper considers the task of synchronous calendar planning in the interval of several planned periods of operation of basic oxygen furnace (BOF), BOF shops, production as a whole, as well as ongoing repairs of BOF for steelmaking production (two BOF shops with two and three BOFs). Scheduled stops of the BOF for repair depend on the actual achieved duration of the lining campaign and production schedules of the units and are performed when the current duration of the BOF campaign reaches a given standard value. Thus, the current duration of the BOF campaign is described by a discrete, nonlinear quasi-periodic function that does not have a fixed period, but has some regularity. Technological limitations were forma­lized, determining the minimum and maximum values of the number of melts per day that each of the workshops can produce with one or two BOFs operating simultaneously. The authors formulated the conditions to avoid performing two “cold” repairs in one shop in one planned period and ensuring daily processing by BOF shops of all cast iron coming from the blast furnace shop. In the proposed mathematical formulation of the problem, it is required to find such schedules of BOF repairs and such calendar plans of their work that satisfy the formulated constraints and optimize the non-linear criterion. The proposed criterion is aimed at ensuring the constant readiness of the shops for implementation of the production program and design productivity. The task is formulated for the conditions of trouble-free operation and stable provision of the shops with liquid cast iron as the main component of the metal charge of BOF smelting.

сталеплавильное производствоконвертердлительность кампанииконвертерный цехквазипериодичностькалендарный планпроектная производительностьsteelmakingBOFcampaign durationBOF shopquasi-periodicitycalendar plandesign productivityReferencesГригорович К.В. Металлургия XXI века: современное состояние и направления развития. В кн.: Труды XIV международного конгресса сталеплавильщиков. Москва; Электросталь, 17-21 октября 2016 г. Москва: Изд-во: АО «Металлургический завод «Электросталь»; 2016:56–65.Grigorovich K.V. Metallurgy of the XXI century: Current state and directions of development. In: Proceedings of the XIV Int. Congress of Steelmakers. Moscow, Elektrostal, October 17-21, 2016. Moscow: Metallurgical Plant “Elektrostal’”; 2016:56–65. (In Russ.).Гузела Д., Оливейра Дж., Стаудингер Г., Муллер Дж. Новейшая модель кислородного конвертера как результат полувекового развития технологии. В кн.: Труды IX конгресса сталеплавильщиков. Москва: Черметинформация; 2014:153–163.Guzela D., Oliveira J., Staudinger G., Muller J. The latest model of the oxygen converter as a result of half a century of technology development. In: Proceedings of the IX Congress of Steelmakers. Moscow: Chermetinformatsiya; 2014:153–163. (In Russ.).Petrushka R., Manley S. Improvement in oxygen lance life. In: Steelmaking Conference Proceedings. 2000:245–250.Petrushka R., Manley S. Improvement in oxygen lance life. In: Steelmaking Conference Proceedings. 2000:245–250.Tabata Y., Marsh R.C., Kelly P., etc. Impovement of ВОР steel refining blowing control using wide angle lance nozzles. In: Steelmaking Conference Proceedings. 1998:451–457.Tabata Y., Marsh R.C., Kelly P., etc. Impovement of ВОР steel refining blowing control using wide angle lance nozzles. In: Steelmaking Conference Proceedings. 1998:451–457.Brun L. Overcapacity in steel: China’s Role in a Global Problem. Center on Globalization, Governance & Competitiveness, Duke University; 2016:54. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.11923.48161Brun L. Overcapacity in steel: China’s Role in a Global Problem. Center on Globalization, Governance & Competitiveness, Duke University; 2016:54. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.11923.48161Mutumi Ohji. Recent trends and future in steelmaking technology in Japan. ISIJ International. 1996;36:S2–S5. https://doi.org/10.2355/isijinternational.36.Suppl_S2Mutumi Ohji. Recent trends and future in steelmaking technology in Japan. ISIJ International. 1996;36:S2–S5. https://doi.org/10.2355/isijinternational.36.Suppl_S2Springorum D. The management of research and technology in the German steel industry with respect to the European Union. ISIJ Intemational. 1998;38(9):935–942. https://doi.org/10.2355/isijinternational.38.935Springorum D. The management of research and technology in the German steel industry with respect to the European Union. ISIJ Intemational. 1998;38(9):935–942. https://doi.org/10.2355/isijinternational.38.935Macanley D. Engineering developments lead to greater eco­nomy. Steel Times International. 1996;(5):12–14.Macanley D. Engineering developments lead to greater eco­nomy. Steel Times International. 1996;(5):12–14.Rymarchyk N. Post combustion lances in Basic Oxygen Furnace (BOF) operations. In: Steelmaking Conference Proceedings. 1998:445–449.Rymarchyk N. Post combustion lances in Basic Oxygen Furnace (BOF) operations. In: Steelmaking Conference Proceedings. 1998:445–449.Messina C.J. Slag splashing in the BOF – world wide status, practices and results. Iron and Steel Engineer. 1996;(5):17–19.Messina C.J. Slag splashing in the BOF – world wide status, practices and results. Iron and Steel Engineer. 1996;(5):17–19.Протопопов Е.В., Темлянцев М.В. Совершенствование технологии повышения стойкости футеровки кислородных конвертеров. Новосибирск: СО РАН; 2023:324.Protopopov E.V., Temlyantsev M.V. Improving the Technology of Increasing the Durability of Oxygen Converter Lining. Novosibirsk: SB RAS; 2023:324. (In Russ.).Шоухинь Т., Яньвэнь Ю. Повторное использование и восстановление отработанных огнеупоров. Огнеупоры и техническая керамика. 2007;(5):29–34.Shoukhin’ T., Yan’ven’ Yu. Reuse and restoration of used refractories. Ogneupory i tekhnicheskaya keramika. 2007; (5):29–34.Лэсдон Л. Оптимизация больших систем. Москва: Наука; 1975:432.Lasdon Leon S. Optimization Theory for Large Systems. New York: Macmillan; 1970:523.Russell R.O., Donaghy N., Meyer E.C., Goodson К.М. Everlasting BOF linings at LTV Steel? In: Proceedings of the 1st European Oxygen Steelmaking Congress, Düsseldorf/Neuss, June 21–23, 1993. Verlag Stahleisen GmbH; 1993:220–225.Russell R.O., Donaghy N., Meyer E.C., Goodson К.М. Everlasting BOF linings at LTV Steel? In: Proceedings of the 1st European Oxygen Steelmaking Congress, Düsseldorf/Neuss, June 21–23, 1993. Verlag Stahleisen GmbH; 1993:220–225.Прохоров И.М., Зимин А.В., Буркова И.В., Зимин В.В. Постановка и декомпозиция задачи календарного планирования ремонтов и работы конвертеров сталеплавильного производства. Системы управления и информа­ционные технологии. 2024;(2(96)):38–40.Prokhorov I.M., Zimin A.V., Burkova I.V., Zimin V.V. Formulation and decomposition of the task of calendar planning of repairs and operation of steelmaking converters. Sistemy upravleniya i informatsionnye tekhnologii. 2024;(2(96)): 38–40. (In Russ.).Прохоров И.М., Зимин А.В., Буркова И.В., Зимин В.В. О процедуре решения задачи построения расписания ремонтов конвертеров сталеплавильного цеха с двумя агрегатами. Системы управления и информационные технологии. 2024;(2(96)):64–67.Prokhorov I.M., Zimin A.V., Burkova I.V., Zimin V.V. On the procedure for solving the problem of scheduling repairs of converters of a steelmaking workshop with two units. Sistemy upravleniya i informatsionnye tekhnologii. 2024;(2(96)): 64–67. (In Russ.).Зимин В.В. Построение согласованных расписаний для производственных звеньев комплекса «сталь-прокат»: автореф. канд. дис. 05.13.06. Москва: МИСиС; 1979:21.Zimin V.V. Building coordinated schedules for production units of the steel-rolled complex: Extended Abstract of Cand. Sci. Diss. Moscow: MISiS; 1979:21.Lohmer J., Lasch R. Production planning and scheduling in multi-factory production networks: A systematic literature review. International Journal of Production Research. 2021;59(7):2028–2054. https://doi.org/10.1080/00207543.2020.1797207Lohmer J., Lasch R. Production planning and scheduling in multi-factory production networks: A systematic literature review. International Journal of Production Research. 2021;59(7):2028–2054. https://doi.org/10.1080/00207543.2020.1797207Moghaddam M., Moosavi E. A view on recent developments for production scheduling optimization. In: Proceedings of the 26th Int. Mining Congress and Exhibition of Turkey (IMCET 2019). 2019:166–173.Moghaddam M., Moosavi E. A view on recent developments for production scheduling optimization. In: Proceedings of the 26th Int. Mining Congress and Exhibition of Turkey (IMCET 2019). 2019:166–173.Li Y., Goga K., Tadei R., Terzo O. Production scheduling in in­­dustry 4.0. In: Complex, Intelligent and Software Intensive Systems, Advances in Intelligent Systems and Computing. Barolli L., Poniszewska-Maranda A., Enokido T. eds. 2020;1194.Li Y., Goga K., Tadei R., Terzo O. Production scheduling in in­­dustry 4.0. In: Complex, Intelligent and Software Intensive Systems, Advances in Intelligent Systems and Computing. Barolli L., Poniszewska-Maranda A., Enokido T. eds. 2020;1194.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.