梅鋼1#連鑄機優(yōu)化切割模型的二次開發(fā)

吳丹 田建良

摘 要：隨著產(chǎn)品訂單逐漸小量化，質(zhì)量要求越來越高，客觀上要求切割長度的控制精度、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，梅鋼重新開發(fā)優(yōu)化切割模型，并成功上線運行。

關(guān)鍵詞：連鑄；切割優(yōu)化；二次開發(fā)

1 引言

在連鑄板坯切割過程中切出的板坯長度依賴于合同訂單，滿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劃，并將計劃發(fā)往生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)接收到板坯計劃后根據(jù)實時過程數(shù)據(jù)、澆鑄發(fā)生的事件以及相應(yīng)的控制參數(shù)，從而計算出最小廢坯的最佳切割計劃，然后將優(yōu)化后的板坯長度計劃發(fā)往基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)（L1），L1按照此計劃執(zhí)行切割事件。

據(jù)統(tǒng)計，梅鋼一號連鑄機2008年，2009年，2010年平均板坯定尺率分別為：98.810%，98.782%，98.955%。為了保證板卷計劃完成率，公司對板坯的定尺率提出了更高的要求，通過提高板坯計劃定尺率，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)實現(xiàn)

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

此技術(shù)核心是采用具有分級結(jié)構(gòu)的控制方法，所述的分級結(jié)構(gòu)即將整個優(yōu)化過程分為三級策略：1）定尺級2）下限級3）上限級。若在第一次實施優(yōu)化方案后沒有成功，可先根據(jù)上限級的剩余長度切出一塊板坯長度范圍內(nèi)的板坯，切剩后的良坯再次進入三級策略，保證最大限度滿足計劃的合理切割長度排列次序。 同時此技術(shù)還具有自學(xué)習(xí)功能，經(jīng)過三級策略優(yōu)化后的板坯計劃若現(xiàn)場操作人員仍覺得不合適可以手動調(diào)整，此時計算機系統(tǒng)將操作人員調(diào)整的板坯計劃記錄在案，等到相同情況出現(xiàn)時計算機系統(tǒng)可以優(yōu)先學(xué)習(xí)記錄的優(yōu)化方案，而不必通過三級策略安排優(yōu)化板坯長度。

如圖1內(nèi)部模塊關(guān)系圖。

2.1 異常事件跟蹤

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

P異常（mm）---異常點在鑄流中的位置（由現(xiàn)有計算機系統(tǒng)讀取）

2.2 良坯長度計算

ιoptimize（mm）---可供優(yōu)化的良坯長度（由現(xiàn)有計算機系統(tǒng)計算），

P切割（mm）---最后一塊板坯的切割位置（由現(xiàn)有計算機系統(tǒng)讀取），

ιoptimize=P異常-P切割-Pbefore

2.3 參數(shù)準備

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

Δι（mm）---每次切割的耗損長度（經(jīng)驗值），

λ（%）---板坯收縮系數(shù)（經(jīng)驗值），

α（mm）---余量參數(shù)（經(jīng)驗值），

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

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)允許范圍長坯的上下限（固定值）

2.4 自學(xué)習(xí)庫

自學(xué)習(xí)庫由計算機系統(tǒng)管理，自學(xué)習(xí)庫里的相關(guān)記錄均在L2系統(tǒng)下發(fā)優(yōu)化結(jié)果后卻沒被現(xiàn)場操作人員采用，操作人員將切割的控制方式由L2自動切割改為L1手動切割后，自學(xué)習(xí)庫開始運作，它將當時的相關(guān)實績記錄（包括：時間creat_time、良坯長度Optimize_length，計劃下限1Length_min1，計劃定尺1Length_nor1，計劃上限1Length_max1，計劃下限2Length_min2，計劃定尺2Length_nor2，計劃上限2Length_max2，………計劃下限10Length_min10，計劃定尺10Length_nor10，計劃上限10Length_max10，實績切割長度1cut_length1，實績切割長度2cut_length2，……實績切割長度10cut_length10）。

本發(fā)明首先從自學(xué)習(xí)庫中搜索相同情況，若良坯長度與表中的良坯長度相差正負200mm，切割計劃長度一致就可按照自學(xué)習(xí)庫中的實績切割長度安排切割計劃，而后直接進入步驟6，若自學(xué)習(xí)庫中不存在就進入步驟5的三級策略。

2.5 對良坯進行優(yōu)化

涉及參數(shù)：

ιremain1，ιremain2，ιremain3---切割剩余量（由現(xiàn)有計算機系統(tǒng)計算）

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

對剩余長度進行判斷，若ιremain1<α，則前N-1塊按定尺切，第N塊的切割長度為ιnor（n）+ιremain1；若ιremain1>ιmin（n+1），則前N塊按定尺切，第N+1塊的切割長度為ιremain1。若都不符合，進入下限級策略。

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

計算前N塊板坯計劃上限與計劃下限的差量總值：

若剩余長度ιremain2<φ，則每塊板坯的切割長度為 。若不符合，進入上限級策略。

上限級策略：根據(jù)可供優(yōu)化的良坯長度ιoptimize，首先對此長度按每一塊的計劃上限進行切割，切到第N塊，直至剩余長度ιremain3<ιlongt_max。

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

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

若ιshort_min<ιremain1<ιshort_max或ιlong_min<ιremain1<ιlong_max，則前N塊按計劃定尺切，第N+1塊的切割長度為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塊的切割長度為ιremain2。若不符合，進入回歸策略。

4）回歸

將上限級的剩余長度擴大：ιremain3=ιremain3+ιmax（n）

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

ιoptimiz=ιoptimiz-ιr

2.6 設(shè)定

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

3 結(jié)束語

該模型根據(jù)梅鋼連鑄機的實際工藝參數(shù)開發(fā)的，由煉鋼廠工藝專家提出模型工藝思想，再由過程控制技術(shù)人員用計算機形式控制實現(xiàn)。模型采用PL/SQL語言開發(fā)，集成在應(yīng)用數(shù)據(jù)庫中，方便功能擴充、調(diào)試、維護。優(yōu)化切割模型的投用后，模型投用率達到100%。板坯計劃符合率達到99.61667%。

[參考文獻]

[1]龐維成，陳松林.《連鑄自動化過程中尾坯優(yōu)化切割模塊設(shè)計》.（中圖分類號：TF391 文獻標識碼：A）.