梅鋼1#連鑄機(jī)優(yōu)化切割模型的二次開(kāi)發(fā)

吳丹 田建良

摘 要：隨著產(chǎn)品訂單逐漸小量化，質(zhì)量要求越來(lái)越高，客觀上要求切割長(zhǎng)度的控制精度、優(yōu)化策略逐步提高，以便最大限度地切成正常板坯，提高鋼水的成坯率。為提高鑄坯的定尺符合率，梅鋼重新開(kāi)發(fā)優(yōu)化切割模型，并成功上線(xiàn)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：連鑄；切割優(yōu)化；二次開(kāi)發(fā)

1 引言

在連鑄板坯切割過(guò)程中切出的板坯長(zhǎng)度依賴(lài)于合同訂單，滿(mǎn)足合同要求的板坯可以出廠，而不符合的板坯將按照現(xiàn)貨或者是廢坯處理。生產(chǎn)控制系統(tǒng)按照合同組織板坯計(jì)劃，并將計(jì)劃發(fā)往生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)接收到板坯計(jì)劃后根據(jù)實(shí)時(shí)過(guò)程數(shù)據(jù)、澆鑄發(fā)生的事件以及相應(yīng)的控制參數(shù)，從而計(jì)算出最小廢坯的最佳切割計(jì)劃，然后將優(yōu)化后的板坯長(zhǎng)度計(jì)劃發(fā)往基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)（L1），L1按照此計(jì)劃執(zhí)行切割事件。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，梅鋼一號(hào)連鑄機(jī)2008年，2009年，2010年平均板坯定尺率分別為：98.810%，98.782%，98.955%。為了保證板卷計(jì)劃完成率，公司對(duì)板坯的定尺率提出了更高的要求，通過(guò)提高板坯計(jì)劃定尺率，降低余材率，能增加生產(chǎn)效益，降低生產(chǎn)成本。

2 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

本技術(shù)提出一種在連鑄板坯生產(chǎn)中，針對(duì)換包、停機(jī)、出尾坯等事件產(chǎn)生的板坯質(zhì)量問(wèn)題，通過(guò)板坯長(zhǎng)度優(yōu)化方案使其長(zhǎng)度達(dá)到合同要求范圍的方法，使切割的報(bào)廢量最小，減少損失。

此技術(shù)核心是采用具有分級(jí)結(jié)構(gòu)的控制方法，所述的分級(jí)結(jié)構(gòu)即將整個(gè)優(yōu)化過(guò)程分為三級(jí)策略：1）定尺級(jí)2）下限級(jí)3）上限級(jí)。若在第一次實(shí)施優(yōu)化方案后沒(méi)有成功，可先根據(jù)上限級(jí)的剩余長(zhǎng)度切出一塊板坯長(zhǎng)度范圍內(nèi)的板坯，切剩后的良坯再次進(jìn)入三級(jí)策略，保證最大限度滿(mǎn)足計(jì)劃的合理切割長(zhǎng)度排列次序。 同時(shí)此技術(shù)還具有自學(xué)習(xí)功能，經(jīng)過(guò)三級(jí)策略?xún)?yōu)化后的板坯計(jì)劃若現(xiàn)場(chǎng)操作人員仍覺(jué)得不合適可以手動(dòng)調(diào)整，此時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將操作人員調(diào)整的板坯計(jì)劃記錄在案，等到相同情況出現(xiàn)時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以?xún)?yōu)先學(xué)習(xí)記錄的優(yōu)化方案，而不必通過(guò)三級(jí)策略安排優(yōu)化板坯長(zhǎng)度。

如圖1內(nèi)部模塊關(guān)系圖。

2.1 異常事件跟蹤

利用現(xiàn)有連鑄計(jì)算機(jī)系統(tǒng)跟蹤澆鑄中的異常事件（快換中間包、異常降速、停機(jī)、出尾坯），將事件發(fā)生的異常點(diǎn)位置，異常標(biāo)志等相關(guān)生產(chǎn)信息記錄。涉及的參數(shù)有：

P異常（mm）---異常點(diǎn)在鑄流中的位置（由現(xiàn)有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取）

2.2 良坯長(zhǎng)度計(jì)算

ιoptimize（mm）---可供優(yōu)化的良坯長(zhǎng)度（由現(xiàn)有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算），

P切割（mm）---最后一塊板坯的切割位置（由現(xiàn)有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀?。?，

ιoptimize=P異常-P切割-Pbefore

2.3 參數(shù)準(zhǔn)備

一旦異常事件發(fā)生，參數(shù)準(zhǔn)備即被觸發(fā)，將核心策略所需的參數(shù)準(zhǔn)備成功。涉及的參數(shù)有：

Δι（mm）---每次切割的耗損長(zhǎng)度（經(jīng)驗(yàn)值），

λ（%）---板坯收縮系數(shù)（經(jīng)驗(yàn)值），

α（mm）---余量參數(shù)（經(jīng)驗(yàn)值），

ιmin，ιnor，ιmax（mm）---每塊板坯長(zhǎng)度的計(jì)劃下限，計(jì)劃定尺，計(jì)劃上限（由生產(chǎn)控制系統(tǒng)組織計(jì)劃，下發(fā)給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將計(jì)劃的冷坯長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換為熱坯長(zhǎng)度）：

ιnor=ιnor*λ+α

ιmin=ιmin*λ+α

ιmax=ιmax*λ+α

βbefore，βafter（mm）---每種異常造成的接痕前后范圍（經(jīng)驗(yàn)值），

ιshort_min，ιshort_max（mm）---廠內(nèi)允許范圍短坯的上下限（固定值），

ιlong_min，ιlong_max（mm）---廠內(nèi)允許范圍長(zhǎng)坯的上下限（固定值）

2.4 自學(xué)習(xí)庫(kù)

自學(xué)習(xí)庫(kù)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理，自學(xué)習(xí)庫(kù)里的相關(guān)記錄均在L2系統(tǒng)下發(fā)優(yōu)化結(jié)果后卻沒(méi)被現(xiàn)場(chǎng)操作人員采用，操作人員將切割的控制方式由L2自動(dòng)切割改為L(zhǎng)1手動(dòng)切割后，自學(xué)習(xí)庫(kù)開(kāi)始運(yùn)作，它將當(dāng)時(shí)的相關(guān)實(shí)績(jī)記錄（包括：時(shí)間creat_time、良坯長(zhǎng)度Optimize_length，計(jì)劃下限1Length_min1，計(jì)劃定尺1Length_nor1，計(jì)劃上限1Length_max1，計(jì)劃下限2Length_min2，計(jì)劃定尺2Length_nor2，計(jì)劃上限2Length_max2，………計(jì)劃下限10Length_min10，計(jì)劃定尺10Length_nor10，計(jì)劃上限10Length_max10，實(shí)績(jī)切割長(zhǎng)度1cut_length1，實(shí)績(jī)切割長(zhǎng)度2cut_length2，……實(shí)績(jī)切割長(zhǎng)度10cut_length10）。

本發(fā)明首先從自學(xué)習(xí)庫(kù)中搜索相同情況，若良坯長(zhǎng)度與表中的良坯長(zhǎng)度相差正負(fù)200mm，切割計(jì)劃長(zhǎng)度一致就可按照自學(xué)習(xí)庫(kù)中的實(shí)績(jī)切割長(zhǎng)度安排切割計(jì)劃，而后直接進(jìn)入步驟6，若自學(xué)習(xí)庫(kù)中不存在就進(jìn)入步驟5的三級(jí)策略。

2.5 對(duì)良坯進(jìn)行優(yōu)化

涉及參數(shù)：

ιremain1，ιremain2，ιremain3---切割剩余量（由現(xiàn)有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算）

定尺級(jí)策略：根據(jù)可供優(yōu)化的良坯長(zhǎng)度ιoptimize，首先對(duì)此長(zhǎng)度按每一塊的計(jì)劃定尺進(jìn)行切割，切到第N塊，直至剩余長(zhǎng)度ιremain1<ιnor（n+1）。

對(duì)剩余長(zhǎng)度進(jìn)行判斷，若ιremain1<α，則前N-1塊按定尺切，第N塊的切割長(zhǎng)度為ιnor（n）+ιremain1；若ιremain1>ιmin（n+1），則前N塊按定尺切，第N+1塊的切割長(zhǎng)度為ιremain1。若都不符合，進(jìn)入下限級(jí)策略。

下限級(jí)策略：根據(jù)可供優(yōu)化的良坯長(zhǎng)度ιoptimize，首先對(duì)此長(zhǎng)度按每一塊的計(jì)劃下限進(jìn)行切割，切到第N塊，直至剩余長(zhǎng)度ιremain2<ιmin（n+1）。

計(jì)算前N塊板坯計(jì)劃上限與計(jì)劃下限的差量總值：

若剩余長(zhǎng)度ιremain2<φ，則每塊板坯的切割長(zhǎng)度為 。若不符合，進(jìn)入上限級(jí)策略。

上限級(jí)策略：根據(jù)可供優(yōu)化的良坯長(zhǎng)度ιoptimize，首先對(duì)此長(zhǎng)度按每一塊的計(jì)劃上限進(jìn)行切割，切到第N塊，直至剩余長(zhǎng)度ιremain3<ιlongt_max。

若ιremain3<α，則前N-1塊按計(jì)劃上限切，第N塊的切割長(zhǎng)度為ιmax（n）+ιremain3；

若ιshort_min<ιremain3<ιshort_max或ιlong_min<ιremain3<ιlong_max，則前N塊按計(jì)劃上限切，第N+1塊的切割長(zhǎng)度為ιremain3；

若ιshort_min<ιremain1<ιshort_max或ιlong_min<ιremain1<ιlong_max，則前N塊按計(jì)劃定尺切，第N+1塊的切割長(zhǎng)度為ιremain1；

若ιshort_min<ιremain2<ιshort_max或ιlong_min<ιremain2<ιlong_max ，則前N塊按定尺下限切，第N+1塊的切割長(zhǎng)度為ιremain2。若不符合，進(jìn)入回歸策略。

4）回歸

將上限級(jí)的剩余長(zhǎng)度擴(kuò)大：ιremain3=ιremain3+ιmax（n）

根據(jù)ιremain3的長(zhǎng)度切出一塊長(zhǎng)度范圍內(nèi)的板坯ιr，切剩后的良坯再次回歸三級(jí)策略。切剩后的良坯長(zhǎng)度為：

ιoptimiz=ιoptimiz-ιr

2.6 設(shè)定

經(jīng)過(guò)步驟5或步驟6優(yōu)化的切割長(zhǎng)度要送往LEVEL1以進(jìn)行設(shè)定控制。但在設(shè)定之前要對(duì)跟蹤的板坯長(zhǎng)度進(jìn)行判斷，若此時(shí)的跟蹤長(zhǎng)度已經(jīng)大于要設(shè)定的長(zhǎng)度，則放棄此次設(shè)定，此塊板坯按定尺切割，等待下個(gè)周期重新優(yōu)化板坯長(zhǎng)度，安排切割計(jì)劃。

3 結(jié)束語(yǔ)

該模型根據(jù)梅鋼連鑄機(jī)的實(shí)際工藝參數(shù)開(kāi)發(fā)的，由煉鋼廠工藝專(zhuān)家提出模型工藝思想，再由過(guò)程控制技術(shù)人員用計(jì)算機(jī)形式控制實(shí)現(xiàn)。模型采用PL/SQL語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，集成在應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便功能擴(kuò)充、調(diào)試、維護(hù)。優(yōu)化切割模型的投用后，模型投用率達(dá)到100%。板坯計(jì)劃符合率達(dá)到99.61667%。

[參考文獻(xiàn)]

[1]龐維成，陳松林.《連鑄自動(dòng)化過(guò)程中尾坯優(yōu)化切割模塊設(shè)計(jì)》.（中圖分類(lèi)號(hào)：TF391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A）.