[发明专利]一种冷轧酸洗和轧制联合机组自动排产优化方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于金属材料加工信息技术领域，涉及自动化技术，特别涉及供钢铁行业生产应用的一种冷轧酸洗和轧制联合机组的板卷自动排产优化方法及系统。

背景技术

随着各钢铁企业的生产规模增加，国内钢铁市场日益饱和，竞争也更加激烈。钢铁企业必须提高产品层次，增加单位产品的附加值，才能在激励的市场竞争中立于不败之地。冷轧是钢铁生产过程的最后阶段，经过这些工序加工的钢板都具有较高的附加值。而冷轧酸洗和轧制联合机组(下面简称“酸轧”)是冷轧生产阶段的一道也是必经工序。因此，该工序的生产合理性直接其后道各机组的生产。

在传统冷轧厂中，酸洗和轧制这两道工序生产之间属于半连续的生产过程，即在酸洗和轧制之间有一个中间库，酸洗之后的板卷先放入中间库然后再进入轧制阶段。由于酸洗和轧制这两个工序呈现顺序加工关系，且前后工序紧密衔接，因此目前先进的冷轧生产中，酸洗和轧制成为一条机组，没有中间库，实现这两道工序之间的连续生产。这种先进的加工方式节省了大量的重复工作，如开卷、焊接、剪切、卷取等由分开时的两个工序两套设备减至两个工序一套设备，同时还节省了一个中间库。它促进了生产的连续性、降低了由重复工作而引起的能源(电能、物料、机器磨损等)消耗，从而提高了生产效率。

酸轧所用的原料主要是经过热轧后的热卷，热卷在原料库经过冷却后，用吊车将钢卷调运至入口步进梁式运输机上，步进梁将钢卷运送给钢卷转向台。由钢卷运输车将钢卷送到入口段开卷机。钢卷经开卷、切头、焊接后经过拉伸矫直进入酸洗槽、通过酸洗槽进行切边后进入连轧机组进行轧制，最后进行卷曲。在焊接过程中，如果相邻两个带钢厚度跳跃过大或是钢种跳跃过大都会导致焊接在一起的带钢在进行拉伸矫直时出现断带，影响生产效率，同时增加了废钢产量。对于轧制工序，轧制机组一般由5个机架组成。每一个机架上的工作辊，由于高速轧制，轧辊磨损很大，为保证钢卷质量需要经常更换工作辊，更换前后两次工作辊之间的轧制对象称为轧制单元。每个轧制单元对应一个轧制排产计划。

目前，国内钢铁企业酸轧机组的生产作业系统的调度工作全部由人工完成，酸轧计划的排产依赖于生产作业调度人员的经验。人工编制酸轧生产作业主要按照以下步骤：首先调出轧后库原料库存信息，观察轧后库内流往各下道工序的原料是否满足容量配比关系、是否能保证后道工序的正常生产。若发现某一后道工序的原料较少时，酸轧机组就要适当的多生产该后道工序的原料，相应的计划中就要多排该后道工序的板卷。据此，大致确定各后道工序要排入的板卷数量和种类。确定选择的原料后(即完成酸轧计划的收池后)，在满足酸轧生产工艺约束的前提下按照实际生产的需要，进行酸轧计划编制、检查违规等，最后将计划下放实施。

由于酸轧计划编制中需要考虑设备工艺约束、物流平衡约束以及产能约束的复杂性，人工排产会存在较大的误差，不能保证排产的质量，编排出来的计划也不能保证相邻板卷过渡平滑，过渡不平滑就会增加轧辊的损耗，就会增加轧辊的换辊次数，导致成本上升，影响生产效益；同时，酸轧人工排产，需要花费大量的时间来考虑如何编排能满足各后道机组物流平衡，影响后道机组的正常生产。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明提供一种冷轧酸洗和轧制联合机组自动排产优化方法。该方法是依据实际问题所建立的新的系统描述基础上形成的，通过考虑实际生产中的设备正常运行约束条件(不仅考虑了轧制计划中板卷在厚度、钢种、宽度的跳跃约束，而且还考虑单位计划轧机工作辊生产能力约束和保证酸轧各后道机组正常运行的物流平衡约束)，以最小化生产成本和最大化生产能力为目标描述酸轧机组生产排产计划。针对生产系统描述，提出一种对酸轧生产排产计划进行优化的计算方法，其中该方法使得计划得以优化来降低生产成本，提高酸轧板卷质量，提高酸轧机组的生产作业效率。

本发明提供一种冷轧酸洗和轧制联合机组自动排产系统，该系统以本发明提出的酸轧机组生产作业排产优化方法为基础，把软件开发中的可视化技术引入系统，将生产计划编制技术与可视化技术有机结合。通过该系统，用户可以根据实际情况下载算法所需的数据，得到所需的数据并经过一些处理后，系统通过与算法的接口调用算法程序进行计算，算法得到计算结果后，交给系统可视化部分转化成二维图形显示的优化结果。系统完成上述过程后，用户可以根据实际问题的需要，对图形结果进行调整，从而达到人机交互的目的。这样，就实现了工艺、数据、模型、算法和用户经验的有效集成。