本發(fā)明涉及用于金屬連續(xù)鑄造現場對鑄造坯料進行后處理或后加工過程的控制設備或方法，尤其涉及一種用于連鑄生產線板坯切割的優(yōu)化方法及其控制系統。
背景技術：
：在連鑄生產過程中，板坯切割是重要的一環(huán)。因為它不僅影響了生產收得率，而且對合同脫鉤率等指標也起著至關重要的作用。若切割不恰當，不僅會造成大量優(yōu)質鋼水量的浪費，而且還可能影響后續(xù)生產物流。連鑄生產流程如圖1所示，現有的板坯切割方法往往只針對結晶器3之后的鑄流4區(qū)域內的鋼水量計算切割長度切割，對于大包1、中間包2內的鋼水量部分則不納入計算。現有連鑄生產線的板坯切割控制系統的結構如圖2所示，過程自動化級L2從生產管理系統L3接收到相關的板坯切割命令并選擇計算范圍，其計算范圍僅僅局限在切割機5的切割槍至結晶器3頂部的鑄流4，L2按照目標長生成板坯切割計劃，將切割設定值傳送給基礎自動化級L1，由基礎自動化系統控制切割機5進行切割，并將板坯6送至軋機進行后續(xù)軋制。特別是在鑄流中存在質量異常時，往往需要通過板坯切割計算，將這些異常單獨切割或附帶在正常板坯的頭尾一起切割，而不是將異常附在板坯的中部進行切割，造成整塊板坯的浪費。而現有的板坯切割方法為板坯目標長切割法，如圖3所示，缺少對切割長度的先期預判和優(yōu)化，只是直接從生產管理系統L3接收板坯切割命令，直接按照切割命令長度(目標長)進行切割，不進行優(yōu)化計算，以致于到板坯切割后期時，所剩鋼水量有限，無法進行調控，最后使得尾部剩余的優(yōu)良鋼水量不能切割成一塊正常的板坯，只能與質量異常鋼水量一起切割報廢，形成鋼水量浪費。同時，現有的操作方式還造成了切割范圍內的物流組織不協調。技術實現要素：本發(fā)明的目的是提供一種基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu)化方法，通過將大包、中間包內的鋼水量納入切割優(yōu)化范圍，根據實際澆鑄情況，依據切割命令長度中的目標長、上限長和下限長，對切割范圍內的鋼水量進行切割優(yōu)化計算和預測，自動進行快速調整校正，從而提高板坯切割的穩(wěn)定性和準確性。本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu)化方法，用于連鑄生產線的板坯切割控制，其特征在于包括以下步驟：S100：從生產管理系統接收生產鑄造計劃和板坯切割命令，獲取板坯切割基礎數據，通過基礎自動化級接收切割實績反饋值，其中，板坯切割基礎數據包括大包、中間包鋼水量，大包剩余鋼水量，奇流、偶流的鑄流鑄造長和拉速，以及板坯的厚度、寬度和切割命令長度，切割實績反饋值包括奇流和偶流的實績反饋板坯長；S200：將大包、中間包的鋼水量換算為換算鑄造長；S300：根據換算鑄造長和鑄流鑄造長確定計算鑄造長，結合切割實績反饋值，修正計算切割范圍；S400：根據切割命令長度范圍進行切割優(yōu)化計算，生成最優(yōu)切割方案；S500：根據最優(yōu)切割方案進行切割設定，控制板坯切割。本發(fā)明的基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu)化方法的一種較佳的技術方案，其特征在于所述的步驟S200按照以下步驟確定鋼水量的換算鑄造長：S210：依照公式T＝(DW+ZW-SW)/(K1×H×V1×P+K2×H×V2×P)計算大包、中間包鋼水的預期澆鑄時間，其中，T為大包、中間包鋼水的預期澆鑄時間，DW為大包鋼水量，ZW為中間包鋼水量，SW為大包剩余鋼水量，H為板坯厚度，K1為奇流板坯寬度，K2為偶流板坯寬度，V1為奇流拉速，V2為偶流拉速，P為鋼水量密度；S220：依照公式DL＝V×T確定鋼水量的換算鑄造長，其中，DL為大包、中間包鋼水量的換算鑄造長，T為大包、中間包鋼水的預期澆鑄時間，V為鑄坯拉速，對應于奇流或偶流的換算鑄造長，鑄坯拉速V為奇流拉速V1或者偶流拉速V2。本發(fā)明的基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu)化方法的一種更好的技術方案，其特征在于所述的步驟S300按照以下步驟確定計算鑄造長并修正計算切割范圍：S310：依據公式L＝ZL+DL確定計算鑄造長，其中，L為計算鑄造長，ZL為奇流的鑄流鑄造長，DL為大包、中間包鋼水量的換算鑄造長；S320：根據前一塊割板坯的切割實績反饋，依據公式LL＝L+(Ln-1)-(FLn-1)修正計算切割范圍，其中，LL為計算切割范圍，L為奇流的計算鑄造長，Ln-1為前一塊已切割板坯(板坯n-1)的預定切斷板坯長，FLn-1為板坯n-1的實績反饋板坯長。本發(fā)明的基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu)化方法的一種優(yōu)選的技術方案，其特征在于所述的步驟S400包括以下動作：S410：依據公式1進行板坯目標長切割計算，確定末塊可切割板坯序列號和板坯目 標長切割的剩余坯料長：LX0＜板坯下限長(K)其中，LX0為板坯目標長切割的剩余坯料長，LL為計算切割范圍，J為滿足公式1的目標長切割板坯的末塊板坯序列號，板坯下限長(K)為生產鑄造計劃中后續(xù)板坯K的下限長；S420：依據公式2進行板坯下限長切割計算，使得第n塊至第J塊之間節(jié)省出的鋼水，可以與板坯目標長切割的剩余坯料長LX0合并為一塊符合切割命令長度的板坯K：板坯下限長(I)≤優(yōu)化板坯長(I)≤板坯目標長(I)(2)其中，LX1為板坯下限長切割的剩余坯料長；S430：依據公式3進行板坯上限長切割計算，將剩余坯料長LX分配到第n塊與第J塊板坯之間：板坯目標長(I)≤優(yōu)化板坯長(I)≤板坯上限長(I)(3)其中，LX2分別為板坯上限長切割的剩余坯料長；S440：比較板坯目標長切割的剩余坯料長LX0、板坯下限長切割的剩余坯料長LX1和板坯上限長切割的剩余坯料長LX2，選擇剩余鋼水量最小的方案作為最優(yōu)切割方案，最優(yōu)切割方案的剩余坯料長LX可依據公式4求得：LX＝min(LX0，LX1，LX2)(4)。本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用上述基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu)化方法的板坯切割控制系統，本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種使用上述基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu)化方法的板坯切割控制系統，設置在連鑄產線三級計算機控制系統的過程控制級，包括切割范圍計算單元，板坯切割計劃生成單元和板坯切割計劃設定單元；所述的切割范圍計算單元通過通訊網絡連接到生產管理 系統，從連鑄生產管理子系統收取生產鑄造計劃和板坯切割命令；所述的板坯切割計劃設定單元連接到基礎自動化級，將切割設定值傳送給板坯切斷控制單元，控制切割機執(zhí)行板坯切割；其特征在于：所述的板坯切割控制系統還包括切割優(yōu)化計算單元；所述的切割范圍計算單元設有鋼水量換算模塊，用于將大包、中間包內的鋼水量換算為換算鑄造長；所述的切割優(yōu)化計算單元連接到切割范圍計算單元，結合來自板坯切斷控制單元的實績反饋值，進行板坯切割優(yōu)化計算并選出最優(yōu)切割方案；所述的板坯切割計劃生成單元連接到所述的切割優(yōu)化計算單元，根據最優(yōu)切割方案生成板坯切割計劃，再通過板坯切割計劃設定單元傳送給板坯切斷控制單元，控制切割機執(zhí)行板坯切割；所述的板坯切斷控制單元，通過切割機獲取實際切割的板坯長，作為實績反饋值反饋給切割優(yōu)化計算單元。本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明的基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu)化方法及其控制系統，通過對大包、中間包內鋼水量的切割預測，擴展了計算切割范圍，增加了板坯切割的預測計算塊數，提高板坯切割計算范圍與精度，保障生產物流順行和穩(wěn)定。2、本發(fā)明的基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu)化方法及其控制系統，通過采用板坯下限長切割和上限長切割方法，對板坯切割方案進行優(yōu)化，減少了尾部鋼水量的浪費，提升了計算準確性。附圖說明圖1是冶金企業(yè)連鑄生產線的工藝流程示意圖；圖2是現有的連鑄生產線板坯切割控制系統示意圖；圖3是現有的板坯目標長切割方法示意圖；圖4是本發(fā)明的連鑄生產線板坯切割控制系統總體框架示意圖；圖5是本發(fā)明的連鑄生產線板坯切割控制系統示意圖；圖6是鋼水量換算示意圖；圖7是計算切割范圍修正示意圖；圖8是板坯切割命令長度范圍示意圖；圖9是板坯下限長切割示意圖；圖10是板坯上限長切割示意圖；圖11是本發(fā)明的基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu)化方法流程圖。具體實施方式為了能更好地理解本發(fā)明的上述技術方案，下面結合附圖和實施例進行進一步地詳細描述。在現代鋼鐵企業(yè)中所使用的連鑄機一般都是一機多流的，以便能夠在具有相同連鑄機設備的條件下提高生產效率。以下實施例均以1機2流的連鑄機為例對本發(fā)明的技術方案加以說明，這些技術方案同樣適用于一機多流的連鑄機。本發(fā)明的基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu)化方法用于連鑄生產線的板坯切割控制，連鑄生產線板坯切割過程自動化系統總體框架如圖4所示，由生產控制級L3、過程控制級L2和基礎自動化級L1組成三級計算機控制系統，對連鑄生產線進行控制；本發(fā)明的基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu)化方法，通過在連鑄過程控制機房設置的控制服務器執(zhí)行。控制服務器從生產管理系統L3接收生產鑄造相關的計劃和板坯切割命令，同時結合來自基礎自動化級L1的實績反饋值，進行切割優(yōu)化計算，最后將計算結果設定到基礎自動化系統L1。板坯切割過程自動化系統L2通過在連鑄切割操作室設置的顯示終端，顯示從生產管理系統L3接收的生產鑄造計劃，并且同時顯示切割優(yōu)化計算結果，以此提示、指導現場操作人員，實現板坯切割自動化。圖11所示的本發(fā)明的板坯切割優(yōu)化方法的實施例包括以下步驟：S100：過程控制級L2從生產管理系統L3接收生產鑄造計劃和板坯切割命令，獲取板坯切割基礎數據，通過基礎自動化級L1接收切割實績反饋數據，其中，板坯切割基礎數據包括大包、中間包鋼水量，大包剩余鋼水量，奇流、偶流的鑄流鑄造長和拉速，以及板坯的厚度、寬度和切割命令長度；切割命令長度是用板坯的目標長、下限長和上限長表示的長度范圍，如圖8所示；本步驟首先收集切割優(yōu)化計算所需的數據，包括從生產管理系統L3中接收的生產計劃和切割命令，以及從基礎自動化系統中收集實績反饋值，這些數據包括大包鋼水量、中間包鋼水量、大包剩余鋼水量、板坯厚度、奇流板坯寬度、偶流板坯寬度、奇流拉速、偶流拉速、奇流的鑄流鑄造長、偶流的鑄流鑄造長，切割實績反饋值包括奇流和偶流的實績反饋板坯長。S200：將大包、中間包的鋼水量換算為換算鑄造長DL；大包、中間包的鋼水量換算參見圖6和圖7，圖中的連鑄機結構為1機2流(奇流、偶流)，本實施例以計算奇流的 鑄造長為例，偶流類似。系統通過將大包、中間包內的鋼水量換算成鑄造長度DL，同時結合鑄流內的鑄流鑄造長ZL形成計算鑄造長L。鋼水量換算過程是將大包、中間包內的鋼水量(重量)換算成為鑄造長。由于在鑄造時，每一流的板坯的寬度、厚度、拉速一般是恒定的，且一般兩流的板坯厚度都是一致的，本步驟首先根據DW、ZW、SW、H、K1、K2、V1、V2、P、ZL等已知量，計算出大包、中間包鋼水澆完所需要的預期澆鑄時間T，再由預期澆鑄時間計算出換算長度，最后再得出計算鑄造長。本實施例按照以下具體步驟確定換算鑄造長DL：S210：依照公式T＝(DW+ZW-SW)/(K1×H×V1×P+K2×H×V2×P)計算大包、中間包鋼水的預期澆鑄時間，其中，T為大包、中間包鋼水的預期澆鑄時間，DW為大包1中的鋼水量，ZW為中間包2中的鋼水量，SW為大包剩余鋼水量，H為板坯厚度，K1為奇流板坯寬度，K2為偶流板坯寬度，V1為奇流拉速，V2為偶流拉速，P為鋼水量密度；S220：依照公式DL＝V×T確定鋼水量的換算鑄造長，其中，DL為大包、中間包鋼水量的換算鑄造長，T為大包、中間包鋼水的預期澆鑄時間，V為鑄坯拉速，對應于奇流或偶流的換算鑄造長，鑄坯拉速V為奇流拉速V1或者偶流拉速V2。S300：根據換算鑄造長和鑄流鑄造長確定計算鑄造長，結合切割實績反饋值，修正計算切割范圍，參見圖7；本實施例按照以下步驟確定計算鑄造長L并修正計算切割范圍LL：S310：依據公式L＝ZL+DL確定計算鑄造長，其中，L為計算鑄造長，ZL為鑄流鑄造長，DL為大包、中間包鋼水量的換算鑄造長；S320：根據前一塊割板坯的切割實績反饋，依據公式LL＝L+(Ln-1)-(FLn-1)修正計算切割范圍，其中，LL為計算切割范圍，L為計算鑄造長，Ln-1為前一塊已切割板坯(板坯n-1)的預定切斷板坯長，FLn-1為板坯n-1的實績反饋板坯長；在計算出計算鑄造長L之后，由于每次切割實績長度與預定切斷長度并不一定相同，因此，需要根據實績反饋板坯長對計算切割范圍進行修正，并計算出最終的計算切割范圍LL，參見圖7。S400：根據切割命令長度范圍進行切割優(yōu)化計算，生成最優(yōu)切割方案；在實際生產中，按照板坯目標長進行切割到最后總免不了會產生鋼水的剩余和浪費。為了消除這一現象，本發(fā)明的板坯切割優(yōu)化方法從板坯切割命令的長度范圍(如圖8所示)入手，增加板坯下限長切割和上限長切割計算過程，并且通過計算結果的比較優(yōu)化，最后采用浪費最少的方案生成板坯切割計劃。在圖11所示的本發(fā)明的基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu) 化方法的實施例中，本步驟包括以下動作：S410：依據公式1進行板坯目標長切割計算，確定末塊可切割板坯序列號和板坯目標長切割的剩余坯料長：LX0＜板坯下限長(K)其中，LX0為板坯目標長切割的剩余坯料長，LL為計算切割范圍，J為滿足公式1的目標長切割板坯的末塊板坯序列號，板坯下限長(K)為生產鑄造計劃中后續(xù)板坯K的下限長；S420：依據公式2進行板坯下限長切割計算，使得第n塊至第J塊之間節(jié)省出的鋼水，可以與板坯目標長切割的剩余坯料長LX0合并為一塊符合切割命令長度的板坯K，從而使得最后浪費的鋼水量也可消化，參見圖9：板坯下限長(I)≤優(yōu)化板坯長(I)≤板坯目標長(I)(2)其中，LX1為板坯下限長切割的剩余坯料長；板坯下限長切割是讓板坯在下限長至目標長之間的范圍內進行調整，通過反復迭代得出一組優(yōu)化板坯長(I)的最優(yōu)組合，使得最后剩余部分最少。S430：依據公式3進行板坯上限長切割計算，將剩余坯料長LX分配到第n塊與第J塊板坯之間：板坯目標長(I)≤優(yōu)化板坯長(I)≤板坯上限長(I)(3)其中，LX2分別為板坯上限長切割的剩余坯料長；板坯上限長切割是讓板坯在目標長至上限范圍內進行調整，通過反復迭代得出一組優(yōu)化板坯長(I)的最優(yōu)組合，使得最后剩余部分最少。S440：比較板坯目標長切割的剩余坯料長LX0、板坯下限長切割的剩余坯料長LX1和板坯上限長切割的剩余坯料長LX2，選擇剩余鋼水量最小的方案作為最優(yōu)切割方案， 最優(yōu)切割方案的剩余坯料長LX可依據公式4求得：LX＝min(LX0，LX1，LX2)(4)。S500：根據最優(yōu)切割方案進行切割設定，控制板坯切割。本發(fā)明的使用上述基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu)化方法的板坯切割控制系統的一個實施例如圖5所示，設置在三級計算機控制系統的過程控制級L2，包括切割范圍計算單元200，板坯切割計劃生成單元220和板坯切割計劃設定單元240；所述的切割范圍計算單元200通過通訊網絡連接到生產管理系統L3，從連鑄生產管理子系統300收取生產鑄造計劃和板坯切割命令；所述的板坯切割計劃設定單元240連接到基礎自動化級L1，將切割設定值傳送給板坯切斷控制單元100，控制切割機5執(zhí)行板坯切割；如圖5所示，所述的板坯切割控制系統還包括切割優(yōu)化計算單元210；所述的切割范圍計算單元200設有鋼水量換算模塊，用于將大包、中間包內的鋼水量換算為換算鑄造長DL；所述的切割優(yōu)化計算單元210連接到切割范圍計算單元200，結合來自板坯切斷控制單元100的實績反饋值，進行板坯切割優(yōu)化計算并選出最優(yōu)切割方案；所述的板坯切割計劃生成單元220連接到所述的切割優(yōu)化計算單元210，根據最優(yōu)切割方案生成板坯切割計劃，再通過板坯切割計劃設定單元240傳送給板坯切斷控制單元100，控制切割機5執(zhí)行板坯切割；所述的板坯切斷控制單元100，通過切割機5獲取實際切割的板坯長，作為實績反饋值反饋給切割優(yōu)化計算單元210。本發(fā)明的基于鋼水量換算的板坯切割優(yōu)化方法及其控制系統，在某連鑄機投入使用后，板坯切割對比試驗結果如表1和表2所示。比較表1和表2可以看出，通過增加大包、中間包內鋼水的切割預測，明顯擴展了計算切割范圍，計算切割范圍從53米提升到94米，預測計算塊數從5塊擴展到9塊，同時計算準確率從74％提升到90％。表1原有方法連續(xù)5個工作日的板坯切割計算統計表21日22日23日24日25日總計平均每次計算切割范圍LL(米)555848574953(平均)平均每次計算板坯數(塊)565655(平均)計算總次數1792282212142281070(總數)準確次數132167172160164795(總數)準確率74％73％78％75％72％74％(平均)表2本發(fā)明的方法連續(xù)5個工作日的板坯切割計算統計表20日21日22日23日24日總計平均每次計算切割范圍LL(米)879385979994(平均)平均每次計算板坯數(塊)998999(平均)計算總次數2442671861972431137(總數)準確次數2202451601732261024(總數)準確率90％92％86％88％93％90％(平均)本
技術領域：
中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明的技術方案，而并非用作為對本發(fā)明的限定，任何基于本發(fā)明的實質精神對以上所述實施例所作的變化、變型，都將落在本發(fā)明的權利要求的保護范圍內。當前第1頁1 2 3