专利名称：初轧炉群交叉出钢控制方法
技术领域：
本发明涉及冶金生产技术领域，特别涉及一种初轧炉群交叉出钢控制方法。
背景技术：
钢铁企业的初轧厂一般是以由均热炉和加热炉组成的初轧炉群为中心组织生产的，初轧炉群由一个加热炉和多个均热炉构成，初轧炉群成为初轧的咽喉，上连间断生产的炼钢工序，下接连续生产的轧钢工序。图1为初轧生产流程示意图，如图所示，该初轧生产流程包括两条生产流程，一是电炉连铸生产线，其中电炉冶炼11出工艺要求的钢水，钢水在连铸机12工序上进行浇铸， 形成连铸钢坯。连铸钢坯收集完毕之后，运输台车通过铁路将钢坯运送到初轧厂加热炉10 炉区。另外一条生产线是转炉炼钢生产的模铸钢锭，其中转炉冶炼21出工艺要求的钢水， 然后进行模铸浇注22、脱模后形成钢锭，并通过台车运送到初轧均热炉20炉区。初轧主体设备包括一座步进式加热炉10、多个均热炉20组成的均热炉炉群，1 2台初轧机30和一组连轧机31，该生产线的主要特点是①电炉的生产能力小于加热炉的生产能力，加热炉的生产能力小于轧线的生产能力；②钢坯加热炉的燃耗高于均热炉，钢坯轧制节奏快，可以在较短的时间内完成轧制，均热炉可以通过停煤气进行保温，煤气消耗小；③两条炼钢产线生产的原料在初轧炉区汇合，形成炉区加热炉、均热炉交叉生产的组织模式。所以，生产顺行和节能的原则就是让钢坯尽快生产，空闲时间穿插生产模铸钢锭。初轧加热炉和均热炉炉群控制是一个相当复杂的交叉生产问题，不仅要考虑产量、还要考虑能耗，炉群控制的好坏直接影响到这些指标。而且实际生产中，各个产品和炉况都不一样，情况千变万化，都是影响钢坯出钢顺序和出钢时刻的因素，所以，迫切需要解决初轧炉群交叉生产过程中由均热炉和加热炉组成的初轧炉群中各个钢坯钢锭轧制批次的出钢次序和出钢时刻确定问题。对于初轧厂而言，炉群的控制与调度在一定程度上，决定了轧制能力，如果对炉群控制不好，加热就会乱套，轧制能力得不到发挥，而且会增加能源的消耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种初轧炉群交叉出钢控制方法，解决初轧炉群交叉生产过程中各个钢坯钢锭的出钢次序和出钢时刻确定问题，以控制炉群的交叉生产，达到生产顺行、节能降耗的目的。为实现上述目的，本发明的初轧炉群交叉出钢控制方法包括以下步骤步骤一、确定均热炉炉群各批次的钢锭预计烧好时刻，并按该预计烧好时刻的先后次序进行排序，得到钢锭预计烧好时刻序列；步骤二、确定加热炉各批次的钢坯预计烧好时刻，并按该预计烧好时刻的先后次序进行排序，得到钢坯预计烧好时刻序列；步骤三、对步骤一中所述钢锭预计烧好时刻序列和步骤二中所述钢坯预计烧好时刻序列中的各批次钢锭预计烧好时刻和钢坯预计烧好时刻结合钢坯的预定轧制时间和钢锭的预定轧制时间进行循环比较后，将步骤一所述的钢锭预计烧好时刻序列中的各批次钢锭分别插入到步骤二所述的钢坯预计烧好时刻序列中去，形成一个钢坯钢锭出钢序列；步骤四、根据步骤三所述的钢坯钢锭出钢序列中各批次钢坯钢锭的位置，再根据各批次钢坯钢锭预计烧好时刻、各批次的钢坯钢锭的自适应的出钢节奏时间，过程控制计算机经过运算，确定各个批次钢坯钢锭的预计出钢时刻；步骤五、过程控制计算机把步骤四中确定的各个批次钢坯钢锭的预计出钢时刻输出给加热炉出钢机PLC和均热炉出钢机PLC，由加热炉出钢机PLC和均热炉出钢机PLC按照所述的预计出钢时刻分别启动加热炉出钢机和均热炉出钢机出钢；步骤六、加热炉出钢机和均热炉出钢机出钢后，通过加热炉出钢机PLC、均热炉出钢机PLC和轧机PLC获取钢坯和钢锭的出钢信号和初轧机咬钢信号，通过过程控制计算机运算，进行出钢节奏时间的自适应学习，进而确定钢坯和钢锭的的实际出钢节奏时间，并采用自适应算法对出钢节奏时间进行平滑处理。所述步骤一中钢锭预计烧好时刻由过程控制计算机确定，并对钢锭的预计烧好时刻进行多次预报，其中第一次预报由均热炉装钢机PLC信号触发，过程控制计算机通过运算确定出钢锭预计烧好时刻，在非第一次预报时，钢锭预计烧好时刻由上一次计算的钢锭预计出钢时刻与工艺规定的钢锭最大最小在炉时间相比较确定；所述步骤二中钢坯预计烧好时刻由过程控制计算机确定，并对钢坯的预计烧好时刻进行多次预报，其中第一次预报由加热炉装钢机PLC信号触发，过程控制计算机通过运算确定出钢坯预计烧好时刻，在非第一次预报时，钢坯预计烧好时刻由上一次计算的钢坯预计出钢时刻与工艺规定的钢坯最大最小在炉时间相比较确定。所述步骤三中所述的循环比较采用如下方法第一、均热炉钢锭预计烧好时刻序列中各位置序号上的钢锭预计烧好时刻与加热炉钢坯预计烧好时刻序列中处于第一位置序号的钢坯预计烧好时刻进行比较，如果均热炉钢锭的预计烧好时刻加上该批次钢锭总的预定轧制时间小于所述加热炉钢坯预计烧好时刻序列中处于第一位置序号的钢坯的预计烧好时刻，则该均热炉批次钢锭在所述钢坯钢锭出钢序列中排在所述加热炉钢坯预计烧好时刻序列中的第一位置序号的前面；第二、将加热炉钢坯预计烧好时刻序列中处于第k-1 位置序号的钢坯预计轧制完成时刻和所述均热炉钢锭预计烧好时刻序列中其中一个位置序号的钢锭预计烧好时刻进行比较，将比较结果取最大值，然后，把所述最大值和所述均热炉钢锭预计烧好时刻序列中位置序号的钢锭预计烧好时刻的钢锭轧制时间相加，如果小于加热炉钢坯预计烧好时刻序列第k位置序号的钢坯批次的预计烧好时刻，则所述均热炉钢锭预计烧好时刻序列中该位置序号的该批次钢锭可以插入所述加热炉钢坯预计烧好时刻序列中的第k和第k-1位置序号之间，否则k值加1，重复进行判断，直到所述均热炉钢锭预计烧好时刻序列中的所有位置序号插入到所述加热炉钢坯预计烧好时刻序列中，其中k为加热炉钢坯预计烧好时刻序列中的位置序号。所述步骤四采用分两步从第一位置到最后位置依次计算出各个批次钢坯钢锭的预计出钢时刻第一步，处于第一个位置的钢坯或钢锭批次，预计出钢时刻为该位置的钢坯或钢锭批次在所述步骤一或者步骤二中确定的相应批次的预计烧好时刻；第二步，处于后续位置的钢坯或者钢锭批次的预计出钢时刻是，前一个批次的预计轧制完成时刻和当前批次的预计烧好时刻中最晚的一个时刻。步骤六中所述的自适应算法的运算方法如下AT= Δ Told+Y · (ATact-ATold)At= Atold+Y · (Atact-Atold)y e (0，1)其中ΔΤ为经过自适应的加热炉钢坯的出钢节奏时间；ΔΤ。ω为上一次的经过自适应的加热炉钢坯的出钢节奏时间，初始值为理论节奏时间2分钟；ATart为初轧机咬钢时刻减去加热炉出钢机出钢传感器信号触发时刻；At为经过自适应的均热炉钢锭的出钢节奏时间；Δ 。ω为上一次的经过自适应的均热炉钢锭的出钢节奏时间，初始值为理论节奏时间5分钟；△ ta。t为初轧机咬钢时刻减去加均炉出钢机出钢传感器信号触发时刻；Y为自适应平滑系数。通过本发明的初轧炉群交叉出钢控制方法，可以有效地控制初轧炉群的交叉生产，保证了初轧炉群的生产顺利进行，并且降低了能源消耗。
图1为初轧生产流程示意图；图2为本发明的初轧炉群交叉出钢控制信号流图；图3为本发明的初轧炉群交叉出钢控制流程图。
具体实施例方式图2为本发明的初轧炉群交叉出钢控制信号流图，如图所示，过程控制计算机完成初轧炉群交叉出钢控制所需信息的处理，并进行中间运算以及对加热炉出钢机PLC和均热炉出钢机PLC进行设定，控制加热炉出钢机和均热炉出钢机出钢；轧机PLC用于轧机的控制和信息的采集，初轧炉群交叉出钢控制使用其中的咬钢信号；加热炉出钢机PLC和均热炉出钢机PLC用于接收过程控制计算机对加热炉和均热炉的出钢控制设定并完成出钢控制，并把出钢完成信号送给过程控制计算机；加热炉装钢机PLC和均热炉装钢机PLC用于加热炉和均热炉装钢控制，初轧炉群交叉出钢控制使用其中的装钢完成信号；加热炉炉前温度计和均热炉炉前温度计用于检测加热炉和均热炉前钢坯和钢锭的温度。下面结合图3对本发明的初轧炉群交叉出钢控制方法进行具体说明本发明的初轧炉群交叉出钢控制方法包括以下步骤步骤一、确定均热炉炉群钢锭各批次预计烧好时刻，并按该预计烧好时刻的先后次序进行排序，得到钢锭预计烧好时刻序列(Si)均热炉炉群钢锭各批次的预计烧好时刻由过程控制计算机确定，并对钢锭的预计烧好时刻进行多次预报。由于第一次预报后实际工况可能发生变化，导致第一次预报的预计烧好时刻不准确，因此必须进行多次预报。由均热炉装钢机PLC信号触发的预报为第一次预报，随后重复进行的在第一次预报基础上对预计烧好时刻进行调整后的预报为非第一次预报。第一次预报由均热炉装钢机PLC信号触发，过程控制计算机通过获取的钢锭装炉前温度检测值以及加热工艺参数，利用钢锭的温度模型，经过运算确定出预计烧好时刻。所述钢锭装炉前温度检测值由均热炉炉前温度计检测，所述加热工艺参数是指钢锭的导温系数、导热系数、辐射系数等。在非第一次预报时，预计烧好时刻由上一次计算的钢锭预计出钢时刻与工艺规定的最大最小在炉时间相比较确定；在获得各个批次钢锭的预计烧好时刻、之后，再针对所有批次，按照预计烧好时刻的先后次序，对钢锭的预计烧好时刻进行排序，获得均热炉群所有钢锭预计烧好时刻序列，从而确定了均热炉炉群钢锭各批次预计烧好时刻并按该预计烧好时刻的先后次序进行了排序。具体方法如下①均热炉内的钢锭第一次预报的预计烧好时刻、为tj = tstart+At0其中j为过程控制计算机通过轧制计划获得的钢锭的批次号，tstart为钢锭装入时刻，由均热炉装钢机PLC信号触发获得。Atci是利用钢锭温度模型，经过运算确定的在炉时间，运算过程如下钢锭采用标准的二维差分温度模型f (x, y，t)，在工艺给定的标准炉气温度fstantod 和标准在炉时间tstantod的条件下，时间步长按1分钟计算，进行钢锭的温度预报，获得温度预报值fpredi。t ；然后，利用工艺给定的钢锭出钢目标温度faim减去钢锭的温度预报值fpredi。t， 获得温度偏差Δι;最后，温度偏差Δι乘以温度模型的时间感度β，获得在炉时间的调整量，从而确定出钢锭的在炉时间，即Af = faim-fpredictAt0 = tstandard+^*Af其中β e (0，1)，钢锭取0. 3 0. 5，X为坯料的厚度，y为坯料的宽度，t为时间变量。钢锭采用的标准二维差分温度模型f(x，y, t)是教材可以找到的常规热传导模型，例如f(x，1，t)可以通过差分方法求解如下的热传导方程得到^MlP2Z(W)J2AUM
f(x,y,0) = fffleasure
权利要求
1.一种初轧炉群交叉出钢控制方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一、确定均热炉炉群各批次的钢锭预计烧好时刻，并按该预计烧好时刻的先后次序进行排序，得到钢锭预计烧好时刻序列；步骤二、确定加热炉各批次的钢坯预计烧好时刻，并按该预计烧好时刻的先后次序进行排序，得到钢坯预计烧好时刻序列；步骤三、对步骤一中所述钢锭预计烧好时刻序列和步骤二中所述钢坯预计烧好时刻序列中的各批次钢锭预计烧好时刻和钢坯预计烧好时刻结合钢坯的预定轧制时间和钢锭的预定轧制时间进行循环比较后，将步骤一所述的钢锭预计烧好时刻序列中的各批次钢锭分别插入到步骤二所述的钢坯预计烧好时刻序列中去，形成一个钢坯钢锭出钢序列；步骤四、根据步骤三所述的钢坯钢锭出钢序列中各批次钢坯钢锭的位置，再根据各批次钢坯钢锭预计烧好时刻、各批次的钢坯钢锭的自适应的出钢节奏时间，过程控制计算机经过运算，确定各个批次钢坯钢锭的预计出钢时刻；步骤五、过程控制计算机把步骤四中确定的各个批次钢坯钢锭的预计出钢时刻输出给加热炉出钢机PLC和均热炉出钢机PLC，由加热炉出钢机PLC和均热炉出钢机PLC按照所述的预计出钢时刻分别启动加热炉出钢机和均热炉出钢机出钢；步骤六、加热炉出钢机和均热炉出钢机出钢后，通过加热炉出钢机PLC、均热炉出钢机 PLC和轧机PLC获取钢坯和钢锭的出钢信号和初轧机咬钢信号，通过过程控制计算机运算， 进行出钢节奏时间的自适应学习，进而确定钢坯和钢锭的的实际出钢节奏时间，并采用自适应算法对出钢节奏时间进行平滑处理。
2.如权利要求1所述的初轧炉群交叉出钢控制方法，其特征在于，所述步骤一中钢锭预计烧好时刻由过程控制计算机确定，并对钢锭的预计烧好时刻进行多次预报，其中第一次预报由均热炉装钢机PLC信号触发，过程控制计算机通过运算确定出钢锭预计烧好时刻，在非第一次预报时，钢锭预计烧好时刻由上一次计算的钢锭预计出钢时刻与工艺规定的钢锭最大最小在炉时间相比较确定；所述步骤二中钢坯预计烧好时刻由过程控制计算机确定，并对钢坯的预计烧好时刻进行多次预报，其中第一次预报由加热炉装钢机PLC信号触发，过程控制计算机通过运算确定出钢坯预计烧好时刻，在非第一次预报时，钢坯预计烧好时刻由上一次计算的钢坯预计出钢时刻与工艺规定的钢坯最大最小在炉时间相比较确定。
3.如权利要求1或2所述的初轧炉群交叉出钢控制方法，其特征在于，所述步骤三中所述的循环比较采用如下方法第一、均热炉钢锭预计烧好时刻序列中各位置序号上的钢锭预计烧好时刻与加热炉钢坯预计烧好时刻序列中处于第一位置序号的钢坯预计烧好时刻进行比较，如果均热炉钢锭的预计烧好时刻加上该批次钢锭总的预定轧制时间小于所述加热炉钢坯预计烧好时刻序列中处于第一位置序号的钢坯的预计烧好时刻，则该均热炉批次钢锭在所述钢坯钢锭出钢序列中排在所述加热炉钢坯预计烧好时刻序列中的第一位置序号的前面，被插入的均热炉中的钢锭批次作为加热炉序列中的一员；第二、将加热炉钢坯预计烧好时刻序列中处于第k-Ι位置序号的钢坯预计轧制完成时刻和所述均热炉钢锭预计烧好时刻序列中其中一个位置序号的钢锭预计烧好时刻进行比较，将比较结果取最大值，然后，把所述最大值和所述均热炉钢锭预计烧好时刻序列中位置序号的钢锭预计烧好时刻的钢锭轧制时间相加，如果小于加热炉钢坯预计烧好时刻序列第 k位置序号的钢坯批次的预计烧好时刻，则所述均热炉钢锭预计烧好时刻序列中该位置序号的该批次钢锭可以插入所述加热炉钢坯预计烧好时刻序列中的第k和第k-Ι位置序号之间，被插入的均热炉中的钢锭批次作为加热炉序列中的一员；否则k值加1，重复进行判断， 直到所述均热炉钢锭预计烧好时刻序列中的所有位置序号插入到所述加热炉钢坯预计烧好时刻序列中，其中k为加热炉钢坯预计烧好时刻序列中的位置序号。
4.如权利要求1或2所述的初轧炉群交叉出钢控制方法，其特征在于，所述步骤四采用分两步从第一位置到最后位置依次计算出各个批次钢坯钢锭的预计出钢时刻第一步，处于第一个位置的钢坯或钢锭批次，预计出钢时刻为该位置的钢坯或钢锭批次在所述步骤一或者步骤二中确定的相应批次的预计烧好时刻；第二步，处于后续位置的钢坯或者钢锭批次的预计出钢时刻是，前一个批次的预计轧制完成时刻和当前批次的预计烧好时刻中最晚的一个时刻。
5.如权利要求1或2所述的初轧炉群交叉出钢控制方法，其特征在于，步骤六中所述的自适应算法的运算方法如下ΔΤ= Δ Told+γ · (ATact-ATold)At = Δ told+ Y · (Atact-Atold)Y e (0,1)其中ΔΤ为经过自适应的加热炉钢坯的出钢节奏时间；ΔΤ-为上一次的经过自适应的加热炉钢坯的出钢节奏时间，初始值为理论节奏时间2分钟；ATart为初轧机咬钢时刻减去加热炉出钢机出钢传感器信号触发时刻；At为经过自适应的均热炉钢锭的出钢节奏时间；At-为上一次的经过自适应的均热炉钢锭的出钢节奏时间，初始值为理论节奏时间5 分钟；△ ta。t为初轧机咬钢时刻减去加均炉出钢机出钢传感器信号触发时刻；Y为自适应平滑系数。
全文摘要
本发明公开了一种初轧炉群交叉出钢控制方法，该方法包括以下步骤步骤一、确定均热炉炉群各批次的钢锭预计烧好时刻，并按该预计烧好时刻的先后次序进行排序，得到钢锭预计烧好时刻序列；步骤二、确定加热炉各批次的钢坯预计烧好时刻，并按该预计烧好时刻的先后次序进行排序，得到钢坯预计烧好时刻序列；步骤三、确定加热炉钢坯和均热炉群钢锭交叉出钢次序；步骤四、确定加热炉钢坯和均热炉群钢锭预计出钢时刻；步骤五、钢坯钢锭交叉出钢控制；步骤六、出钢节奏时间自适应学习。通过本发明的初轧炉群交叉出钢控制方法，可以有效地控制初轧炉群的交叉生产，保证了初轧炉群的生产顺利进行，并且降低了能源消耗。
文档编号C21D9/70GK102234715SQ20101015728
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者何企忠, 吕立华, 唐劲松, 李劲, 沈际海 申请人:宝山钢铁股份有限公司