[發明專利]一種鋼鐵企業加熱爐與熱軋生產作業集成控制方法及裝置

無效

• 申請號: 201010108432.6
• 申請日: 2010-02-10
• 公開（公告）號: CN101791631A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 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: B21B37/00
• 分類號: B21B37/00;G05B19/418
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 朱光林

技術領域

本發明屬于鋼鐵冶金的技術領域，特別涉及一種鋼鐵企業加熱爐與熱軋生產作業集成控制方法及裝置。

背景技術

熱軋帶鋼是最重要的鋼鐵產品，占整個鋼鐵產品的一半以上，是衡量一個國家鋼鐵生產發達水平的一個重要因素。加熱爐和熱軋生產在鋼鐵企業的整個生產流程中起著重要的作用，熱軋工序所生產的熱軋卷一方面可以直接作為成品出售，另一方面又為下游精加工階段的各生產工序提供原料。

鋼鐵企業熱軋廠的生產工藝流程如圖1所示，實際生產中，板坯庫中通常會存放一百多個板坯垛，每個板坯垛中有近10塊板坯，每塊板坯都具有不同的規格和重量等工藝指標。當某一板坯被編入生產作業時，操作人員利用吊機將其從板坯垛中取出，放到輥道上，然后送入加熱爐進行加熱。為了保證熱軋機組的連續生產，通常會有多個加熱爐為一條熱軋機組供料。每個加熱爐一般可以同時加熱近30塊板坯，但是要求相鄰的板坯必須是規格和加熱工藝相近。當加熱爐已經裝滿時，只有當爐中的第一塊板坯出爐后新的板坯才能進入。由于每個板坯必須加熱到規定的溫度后才能出爐，如果前面的板坯沒有出爐，那么后面的板坯即使已經到了規定的溫度也不能出爐，導致板坯過燒。從各加熱爐出來的板坯順序一定要與熱軋機組所編制的板坯生產順序一致。在熱軋機組，出爐后的板坯首先在粗軋機上進行軋制，然后再通過精軋制機組軋制，最后經剪切后得到板卷或鋼板產品。為了保證熱軋機組的正常生產，相鄰的板坯之間的規格切換必須在一定范圍之內。

雖然操作人員已經在生產作業的編制和控制方面積累了相當多的經驗，也取得了很大的成效，但是由于加熱爐和熱軋的生產中存在眾多的生產工藝約束，并且具有批量少、品種規格多、厚度變化頻繁、出爐溫度變化范圍大等特點，其生產作業的編制和控制非常復雜。當前的生產作業編制和控制方法主要存在以下問題：

(1)加熱爐與熱軋工序之間難以協調；

熱軋廠目前普遍采用的人工方法基本是將加熱爐和熱軋看作是兩個相互獨立的工序分別進行生產作業的編制和控制，該方法以熱軋工序為核心，首先制定熱軋的生產作業和控制方案，然后由現場的加熱爐生產人員按照該方案所確定的板坯的軋制順序依爐號依次向各加熱爐分配板坯。以6塊板坯{s₁，s₂，...，s₆}的一條熱軋機組生產作業方案和3個配套的加熱爐{1#，2#，3#}為例，這種人工方法的分配過程依次為：s₁-1#，s₂-2#，s₃-3#，s₄-1#，s₅-2#，s₆-3#。雖然這種方法基本能夠保證向熱軋機組持續供應板坯的要求，但是這種方法是機械的、被動式的，雖然在熱軋生產作業的編制和控制過程中也考慮了一些加熱爐的工藝和控制要求，但是加熱爐與熱軋的生產工藝約束和生產控制目標不同，因而目前所采用的以熱軋為核心而忽略加熱爐的方法經常會導致這兩個工序之間的生產節奏難以匹配，進而導致這兩個工序之間存在較長的等待時間，加熱爐平均爐溫較高，能源消耗嚴重，其中所述的等待時間包括軋機等待加熱爐出料的等待時間和可以出爐的板坯因軋機正在軋制其它板坯而在加熱爐內保溫造成的等待時間；

(2)加熱爐將成為“瓶頸”工序；

實際生產中雖然通常是由多臺加熱爐向一條熱軋機組供料，但是由于加熱板坯的品種多、厚度變化頻繁、出爐溫度的變化范圍大，因而在實際生產中加熱爐的生產能力要遠低于其設計生產能力，從而導致加熱爐的生產節奏跟不上熱軋機的生產節奏，成為嚴重制約熱軋廠產能提高的“瓶頸”工序；

(3)生產成本和控制目標眾多且相互矛盾，難以統籌兼顧；

在加熱爐和熱軋生產作業的編制和控制中需要考慮眾多的生產成本，如板坯的規格切換成本、能源消耗成本、倒垛成本、延期交貨成本等，其中所述的規格切換成本包括寬度和厚度跳躍，此外，還需要考慮眾多的生產控制目標，如軋機后面各機組的物流平衡、板坯在中間庫的堆垛方式、加熱爐的裝爐方式、設備的利用率、按期交貨等，而這些目標之間又是相互矛盾和沖突的，因此，當前采用的人工方法只能著眼于少數重要生產成本和控制目標，往往顧此失彼，無法實現全局層次上的優化控制；