梅钢1#连铸机优化切割模型的二次开发

吴丹 田建良

摘 要：随着产品订单逐渐小量化，质量要求越来越高，客观上要求切割长度的控制精度、优化策略逐步提高，以便最大限度地切成正常板坯，提高钢水的成坯率。为提高铸坯的定尺符合率，梅钢重新开发优化切割模型，并成功上线运行。

关键词：连铸；切割优化；二次开发

1 引言

在连铸板坯切割过程中切出的板坯长度依赖于合同订单，满足合同要求的板坯可以出厂，而不符合的板坯将按照现货或者是废坯处理。生产控制系统按照合同组织板坯计划，并将计划发往生产过程控制系统，生产过程控制系统接收到板坯计划后根据实时过程数据、浇铸发生的事件以及相应的控制参数，从而计算出最小废坯的最佳切割计划，然后将优化后的板坯长度计划发往基础自动化系统（L1），L1按照此计划执行切割事件。

据统计，梅钢一号连铸机2008年，2009年，2010年平均板坯定尺率分别为：98.810%，98.782%，98.955%。为了保证板卷计划完成率，公司对板坯的定尺率提出了更高的要求，通过提高板坯计划定尺率，降低余材率，能增加生产效益，降低生产成本。

2 关键技术实现

本技术提出一种在连铸板坯生产中，针对换包、停机、出尾坯等事件产生的板坯质量问题，通过板坯长度优化方案使其长度达到合同要求范围的方法，使切割的报废量最小，减少损失。

此技术核心是采用具有分级结构的控制方法，所述的分级结构即将整个优化过程分为三级策略：1）定尺级2）下限级3）上限级。若在第一次实施优化方案后没有成功，可先根据上限级的剩余长度切出一块板坯长度范围内的板坯，切剩后的良坯再次进入三级策略，保证最大限度满足计划的合理切割长度排列次序。 同时此技术还具有自学习功能，经过三级策略优化后的板坯计划若现场操作人员仍觉得不合适可以手动调整，此时计算机系统将操作人员调整的板坯计划记录在案，等到相同情况出现时计算机系统可以优先学习记录的优化方案，而不必通过三级策略安排优化板坯长度。

如图1内部模块关系图。

2.1 异常事件跟踪

利用现有连铸计算机系统跟踪浇铸中的异常事件（快换中间包、异常降速、停机、出尾坯），将事件发生的异常点位置，异常标志等相关生产信息记录。涉及的参数有：

P异常（mm）---异常点在铸流中的位置（由现有计算机系统读取）

2.2 良坯长度计算

ιoptimize（mm）---可供优化的良坯长度（由现有计算机系统计算），

P切割（mm）---最后一块板坯的切割位置（由现有计算机系统读取），

ιoptimize=P异常-P切割-Pbefore

2.3 参数准备

一旦异常事件发生，参数准备即被触发，将核心策略所需的参数准备成功。涉及的参数有：

Δι（mm）---每次切割的耗损长度（经验值），

λ（%）---板坯收缩系数（经验值），

α（mm）---余量参数（经验值），

ιmin，ιnor，ιmax（mm）---每块板坯长度的计划下限，计划定尺，计划上限（由生产控制系统组织计划，下发给计算机系统，计算机系统将计划的冷坯长度转换为热坯长度）：

ιnor=ιnor*λ+α

ιmin=ιmin*λ+α

ιmax=ιmax*λ+α

βbefore，βafter（mm）---每种异常造成的接痕前后范围（经验值），

ιshort_min，ιshort_max（mm）---厂内允许范围短坯的上下限（固定值），

ιlong_min，ιlong_max（mm）---厂内允许范围长坯的上下限（固定值）

2.4 自学习库

自学习库由计算机系统管理，自学习库里的相关记录均在L2系统下发优化结果后却没被现场操作人员采用，操作人员将切割的控制方式由L2自动切割改为L1手动切割后，自学习库开始运作，它将当时的相关实绩记录（包括：时间creat_time、良坯长度Optimize_length，计划下限1Length_min1，计划定尺1Length_nor1，计划上限1Length_max1，计划下限2Length_min2，计划定尺2Length_nor2，计划上限2Length_max2，………计划下限10Length_min10，计划定尺10Length_nor10，计划上限10Length_max10，实绩切割长度1cut_length1，实绩切割长度2cut_length2，……实绩切割长度10cut_length10）。

本发明首先从自学习库中搜索相同情况，若良坯长度与表中的良坯长度相差正负200mm，切割计划长度一致就可按照自学习库中的实绩切割长度安排切割计划，而后直接进入步骤6，若自学习库中不存在就进入步骤5的三级策略。

2.5 对良坯进行优化

涉及参数：

ιremain1，ιremain2，ιremain3---切割剩余量（由现有计算机系统计算）

定尺级策略：根据可供优化的良坯长度ιoptimize，首先对此长度按每一块的计划定尺进行切割，切到第N块，直至剩余长度ιremain1<ιnor（n+1）。

对剩余长度进行判断，若ιremain1<α，则前N-1块按定尺切，第N块的切割长度为ιnor（n）+ιremain1；若ιremain1>ιmin（n+1），则前N块按定尺切，第N+1块的切割长度为ιremain1。若都不符合，进入下限级策略。

下限级策略：根据可供优化的良坯长度ιoptimize，首先对此长度按每一块的计划下限进行切割，切到第N块，直至剩余长度ιremain2<ιmin（n+1）。

计算前N块板坯计划上限与计划下限的差量总值：

若剩余长度ιremain2<φ，则每块板坯的切割长度为 。若不符合，进入上限级策略。

上限级策略：根据可供优化的良坯长度ιoptimize，首先对此长度按每一块的计划上限进行切割，切到第N块，直至剩余长度ιremain3<ιlongt_max。

若ιremain3<α，则前N-1块按计划上限切，第N块的切割长度为ιmax（n）+ιremain3；

若ιshort_min<ιremain3<ιshort_max或ιlong_min<ιremain3<ιlong_max，则前N块按计划上限切，第N+1块的切割长度为ιremain3；

若ιshort_min<ιremain1<ιshort_max或ιlong_min<ιremain1<ιlong_max，则前N块按计划定尺切，第N+1块的切割长度为ιremain1；

若ιshort_min<ιremain2<ιshort_max或ιlong_min<ιremain2<ιlong_max ，则前N块按定尺下限切，第N+1块的切割长度为ιremain2。若不符合，进入回归策略。

4）回归

将上限级的剩余长度扩大：ιremain3=ιremain3+ιmax（n）

根据ιremain3的长度切出一块长度范围内的板坯ιr，切剩后的良坯再次回归三级策略。切剩后的良坯长度为：

ιoptimiz=ιoptimiz-ιr

2.6 设定

经过步骤5或步骤6优化的切割长度要送往LEVEL1以进行设定控制。但在设定之前要对跟踪的板坯长度进行判断，若此时的跟踪长度已经大于要设定的长度，则放弃此次设定，此块板坯按定尺切割，等待下个周期重新优化板坯长度，安排切割计划。

3 结束语

该模型根据梅钢连铸机的实际工艺参数开发的，由炼钢厂工艺专家提出模型工艺思想，再由过程控制技术人员用计算机形式控制实现。模型采用PL/SQL语言开发，集成在应用数据库中，方便功能扩充、调试、维护。优化切割模型的投用后，模型投用率达到100%。板坯计划符合率达到99.61667%。

[参考文献]

[1]庞维成，陈松林.《连铸自动化过程中尾坯优化切割模块设计》.（中图分类号：TF391 文献标识码：A）.