[發明專利]鋼鐵企業彩涂機組生產作業系統優化工藝方法

有效

• 申請號: 200810011329.2
• 申請日: 2008-05-09
• 公開（公告）號: CN101281395A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 唐立新;王顯鵬
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04;G05B13/04
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 朱光林

技術領域

本發明屬于冶金工業領域，特別涉及一種可以同時生成多個彩涂板卷加工單元的鋼鐵企業彩涂機組生產作業系統的優化工藝方法。

背景技術

彩涂板產品是當今世界鋼鐵企業板材深加工的終極產品，它是一種鋼鐵材料與有機材料的復合材料，因此它兼有兩者的優點：既有鋼板良好的機械性能，又有涂層材料良好的裝飾性和耐腐蝕性，能夠廣泛應用于建筑、輕工和家電等行業。近年來，隨著這些行業的發展和消費水平的提高，其市場需求量增長很快。由于國內的生產量有限，市場需求的缺口進一步加大，使得其市場前景更加廣闊。因此，彩涂板的生產在鋼鐵企業生產中的地位日益提高。

國內現有彩涂機組的一般生產工藝流程如圖1所示：熱軋板卷在經過酸軋(酸洗、冷軋)處理后，分兩條產線進行鍍鋅(連退+電鍍、熱鍍)處理，鍍鋅之后的板卷在彩涂機組被加工成彩涂板卷成品。由于彩涂生產是一個連續生產機組，在原料鋼卷被安放在開卷機上后，首先由引帶裝置自動將帶頭引至切頭處切頭，然后在縫合機處與上一卷帶鋼縫合。縫合后的帶鋼在預處理階段進行脫脂、清洗和化學轉化等預處理工序。預處理后的帶鋼進入初涂機由涂敷輥進行初涂，初涂后的帶鋼經固化烘干后進入精涂機由涂敷輥進行精涂。精涂后的帶鋼經固化烘干后在表面后處理階段進行壓花、貼膜和涂蠟等后處理操作后被剪切并卷取成用戶合同所要求規格的板卷。

為了保證產品的質量，彩涂機組的涂敷輥在加工完一定重量的板卷后需要進行更換。一套涂敷輥所能加工的板卷的最大重量稱為彩涂機組的生產能力，而兩次換輥之間所連續生產的板卷集合稱為一個彩涂計劃單元(turn)，如圖2所示。通常情況下每個板卷在上下兩面都有一個初涂顏色和一個精涂顏色，如圖3(a)所示，圖中每個橫條都表示一個板卷，為了方便地表示每個彩涂卷的兩層涂層，用板卷的左半部分的顏色表示初涂的顏色，而用右半部分的顏色表示精涂的顏色。如圖3(b)所示，一旦計劃單元中相鄰的兩個板卷i和j的初涂或精涂顏色中至少有一種不同時，那么實際生產中在它們之間就要插入一個過渡卷，以保證在生產能夠連續進行的情況下有足夠的時間從涂敷輥上清洗掉板卷i所要求顏色的涂料并換上板卷j所要求顏色的涂料。計劃單元中相鄰的兩個板卷的這種涂層顏色變化稱為一個顏色切換。由于當處理過渡卷時涂敷輥是不工作的，因此彩涂計劃單元中板卷的總重量不包括過渡卷的重量。

一般情況下，彩涂板卷的質量主要取決于一個計劃單元中相鄰板卷之間的規格切換(包括寬度、厚度跳躍)，以及工藝切換(包括涂層顏色、預處理和后處理方式切換)。其中，最主要的影響因素是規格切換和顏色切換。如果一個計劃單元中相鄰的彩涂板卷之間的規格切換越小、涂層顏色的切換次數越少，該計劃單元所得到的彩涂板卷的質量一般就會越高。

當前國內鋼鐵企業彩涂機組的生產作業系統的調度工作全部由人工完成，但是由于彩涂生產作業中有很多的生產和工藝約束，需要考慮許多不同的生產成本，如延期交貨成本、庫存成本、規格切換成本(如換輥成本、過渡卷成本)、底漆切換成本、面漆切換成本、壓花等工藝切換成本等，因此這種人工方法嚴重依賴生產作業調度人員的經驗。應用于彩涂機組時，該人工方法每次都是從候選板卷池中選取一定量的板卷形成一個生產作業計劃單元，當得到這個計劃單元后，它就被固定下來，在以后的過程中也不會再有任何改變。接著繼續使用同樣的方法從候選板卷池中選取一定量的板卷來生成下一個計劃單元。這個過程一直持續到得到了規定數目的計劃單元為止。從上面的描述可以看出，這種人工方法實際上是一個貪婪過程，它將不可避免地導致第一個計劃單元之后的計劃單元的質量越來越差，因為隨著所生成的計劃單元數目的增加候選板卷池中可供選擇的板卷的數量會越來越少。此外，人工方法所考慮的生產對象一般只包含當前彩涂機組前庫的板卷，由于在一般的鋼鐵企業中，彩涂機組的前庫的庫存能力通常較小，隨著彩涂板品種生產途徑的增加，其生產組織的復雜性也日益增加，人工方法已經不能合理優化地進行生產組織。因此，這種人工方法的缺點是很容易陷入局部最優，所得到的彩涂機組的生產作業計劃的整體質量不高，不能充分保證彩涂板卷的良好質量和按時交貨，越來越不能滿足彩涂機組的實際生產需要。