CN102234715B - 初轧炉群交叉出钢控制方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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能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： 

ΔT＝ΔT_old+γ·(ΔT_act-ΔT_old) 

Δt＝Δt_old+γ·(Δt_act-Δt_old) 

γ∈(0，1) 

其中ΔT为经过自适应的加热炉钢坯的出钢节奏时间；ΔT_old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；ΔT_act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；Δt为经过自适应的均热炉钢锭的出钢节奏时间；Δt_old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；Δt_act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；γ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。 

附图说明

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(S1)： 

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t_j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t_j为： 

t_j＝t_start+Δt₀

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，t_start为钢锭装入时刻，由均热炉装钢机PLC信号触发获得。Δt₀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f_standard和标准在炉时间t_standard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f_predict；然后，利用工艺给定的钢锭出钢目标温度f_aim减去钢锭的温度预报值f_predict，获得温度偏差Δf； 最后，温度偏差Δf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： 

Δf＝f_aim-f_predict

Δt₀＝t_standard+β*Δf 

其中β∈(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，y，t)可以通过差分方法求解如下的热传导方程得到： 

$\frac{\∂f(x,y,t)}{\∂t}=\mathrm{\α}\·(\frac{{\∂}^{2}f(x,y,t)}{{\∂x}^2}+\frac{{\∂}^{2}f(x,y,t)}{{\∂y}^2})$

f(x，y，0)＝f_measure

$\mathrm{\λ}\·\frac{\∂f}{\∂x}{|}_{x=H/2}=-\mathrm{\ϵ}\·\mathrm{\δ}\·[{(f_{\mathrm{surface}}+273)}^4-{(f_{s\tan \mathrm{dard}}+273)}^4]$

$\mathrm{\λ}\·\frac{\∂f}{\∂x}{|}_{x=-H/2}=\mathrm{\ϵ}\·\mathrm{\δ}\·[{(f_{\mathrm{surface}}+273)}^4-{(f_{s\tan \mathrm{dard}}+273)}^4]$

$\mathrm{\λ}\·\frac{\∂f}{\∂y}{|}_{y=W/2}=-\mathrm{\ϵ}\·\mathrm{\δ}\·[{(f_{\mathrm{surface}}+273)}^4-{(f_{s\tan \mathrm{dard}}+273)}^4]$

$\mathrm{\λ}\·\frac{\∂f}{\∂y}{|}_{y=-W/2}=\mathrm{\ϵ}\·\mathrm{\δ}\·[{(f_{\mathrm{surface}}+273)}^4-{(f_{s\tan \mathrm{dard}}+273)}^4]$

其中x为坯料的厚度，y为坯料的宽度，H为坯料的等效厚度，W为坯料的等效宽度，t为时间变量，δ为史提芬-波尔斯曼常数，α为导温系数，λ为导热系数，ε∈(0，1)为辐射系数，f_surface为模型计算的坯料的表面温度，第一次计算时取f_measure，f_measure为钢锭装炉前温度检测值。 

②均热炉内的钢锭非第一次预报的预计烧好时刻t_j为： 

$t_j=\left\{\begin{array}{c}{t}_{\min },{\mathrm{TT}}_j\&le;t_{\min }\\ {\mathrm{TT}}_j,t_{\min }<{\mathrm{TT}}_j<t_{\max }\\ t_{\max },{\mathrm{TT}}_j\&GreaterEqual;t_{\max }\end{array}\right.$

其中t_min是工艺规定的最小在炉时间确定的出钢时刻t_min＝t_start+Δt_min，Δt_min是工艺规定的该产品的最小在炉时间；t_max是工艺规定的最大在炉时间确定的出钢时刻t_max＝t_start+Δt_max，Δt_max是工艺规定的该产品的最大在炉时间；TT_j是批次j的上一次计算的预计出钢时刻，所述上一次计算的预计出钢时刻是由步骤四得到的钢锭预计出钢时刻。 

③根据上述预报的钢锭预计烧好时刻t_j，按照预计烧好时刻的先后次序进行排序，获得钢锭预计烧好时刻序列，获得t_j ⁱ。 

其中：i表示批次j在序列中对应的序号i＝1，2，3...N；t_j ⁱ表示排在位置i的第j批次钢锭的预计烧好时刻。 

步骤二、确定加热炉钢坯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，得到钢坯预计烧好时刻序列(S2)： 

过程控制计算机首先确定加热炉内钢坯各个批次的预计烧好时刻，并对钢坯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。由加热炉装钢机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。 

第一次预报由加热炉装钢机PLC信号触发，过程控制计算机通过获取的钢坯装炉前温度检测值以及产品加热工艺参数等，利用钢坯的温度模型，经过运算确定出预计烧好时刻。所述钢坯装炉前温度检测值由加热炉炉前温度计检测，所述加热工艺参数是指钢坯的导温系数、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；在获得各个批次的预计烧好时刻T_l之后，再针对所有批次，按照预计烧好时刻的先后次序，对钢坯的预计烧好时刻进行排序，获得加热炉内所有钢坯批次的烧好时刻序列，从而确定了加热炉钢坯各批次预计烧好时刻并按预计烧好时刻的先后次序进行了排序。具体方法如下： 

①加热炉内的钢坯第一次预报的预计烧好时刻T_l为： 

T_l＝T_start+ΔT₀

其中：l为过程计算机通过轧制计划获得的加热炉内钢坯的批次号，T_start为装入时刻，由加热炉装钢机PLC信号触发获得。ΔT₀是利用钢坯温度模型，经过运算确定的在炉时间，运算过程如下： 

钢坯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F_standard和标准在炉时间T_standard的条件下，时间步长按1分钟计算，钢坯在炉内均匀移动，进行钢坯的温度预报，获得温度预报值F_predict；然后，利用工艺给定的钢坯出钢目标温度F_aim减去钢坯的温度预报值F_predict，获得温度偏差ΔF；最后，温度偏差ΔF乘以温度模型的时间感度μ，获得在炉时间的调整量，从而确定出钢坯的在炉时间，即： 

ΔF＝F_aim-F_predict

ΔT₀＝T_standard+μ*ΔF 

其中μ∈(0，1)，钢坯取0.4～0.6，x为坯料的厚度，y为坯料的宽度，t为时间变量。 

加热炉后装入的钢坯要比先装入的钢坯晚出钢，所以后装入的钢坯预计烧好时刻，也要晚于先装入的钢坯。如果经过运算，当前批次的预计烧好时刻比前面批次的预计烧好时刻还早，那么当前批次的预计烧好时刻，就需要等前面批次的钢坯全部出钢完毕，再延迟2分钟的时刻出钢。即：如果 

则 

其中T_l ^before为加热炉前一个批次的预计烧好时刻，ΔT为通过历史数据不断自适应平滑获得的该规格钢坯的出钢节奏时间，m_l ^before为前一个批次钢坯的个数。 

钢坯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，y，t)可以通过差分方法求解如下的热传导方程得到： 

$\frac{\&PartialD;F(x,y,t)}{\&PartialD;t}=\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;(\frac{{\&PartialD;}^{2}F(x,y,t)}{{\&PartialD;x}^2}+\frac{{\&PartialD;}^{2}F(x,y,t)}{{\&PartialD;y}^2})$

F(x，y，0)＝F_measure

$\mathrm{\&lambda;}\&CenterDot;\frac{\&PartialD;F}{\&PartialD;x}{|}_{x=H/2}=-\mathrm{\&epsiv;}\&CenterDot;\mathrm{\&delta;}\&CenterDot;[{(F_{\mathrm{surface}}+273)}^4-{(F_{s\tan \mathrm{dard}}+273)}^4]$

$\mathrm{\&lambda;}\&CenterDot;\frac{\&PartialD;F}{\&PartialD;x}{|}_{x=-H/2}=\mathrm{\&epsiv;}\&CenterDot;\mathrm{\&delta;}\&CenterDot;[{(F_{\mathrm{surface}}+273)}^4-{(F_{s\tan \mathrm{dard}}+273)}^4]$

$\mathrm{\&lambda;}\&CenterDot;\frac{\&PartialD;F}{\&PartialD;y}{|}_{y=W/2}=-\mathrm{\&epsiv;}\&CenterDot;\mathrm{\&delta;}\&CenterDot;[{(F_{\mathrm{surface}}+273)}^4-{(F_{s\tan \mathrm{dard}}+273)}^4]$

$\mathrm{\&lambda;}\&CenterDot;\frac{\&PartialD;F}{\&PartialD;y}{|}_{y=-W/2}=\mathrm{\&epsiv;}\&CenterDot;\mathrm{\&delta;}\&CenterDot;[{(F_{\mathrm{surface}}+273)}^4-{(F_{s\tan \mathrm{dard}}+273)}^4]$

其中x为坯料的厚度，y为坯料的宽度，H为坯料的等效厚度，W为坯料的等效宽度，t为时间变量，δ为史提芬-波尔斯曼常数，α为导温系数，λ为导热系数，μ∈(0，1)为辐射系数，F_surface为模型计算的坯料的表面温度，F_measure为钢坯装炉前温度检测值。 

②加热炉内的钢坯非第一次预报的预计烧好时刻T_l： 

$T_l=\left\{\begin{array}{c}{T}_{\min },{\mathrm{TT}}_l\&le;T_{\min }\\ {\mathrm{TT}}_l,T_{\min }<{\mathrm{TT}}_l<T_{\max }\\ T_{\max },{\mathrm{TT}}_l\&GreaterEqual;T_{\max }\end{array}\right.$

其中T_min是工艺规定的最小在炉时间确定的出钢时刻T_min＝T_start+ΔT_min，ΔT_min是工艺规定的该产品的最小在炉时间；T_max是工艺规定的最大在炉时间确定的出钢时刻T_max＝T_start+ΔT_max，ΔT_max是工艺规定的该产品的最大在炉时间；TT_l批次l的上一次计算的预计出钢时刻，所述上一次计算的预计出钢时刻是由步骤四得到的钢坯预计出钢时刻。 

③根据上述预报的钢坯预计烧好时刻T_l，按照烧好的先后次序进行排序，获得钢坯的预计烧好时刻序列，获得T_l ^k。 

其中：k表示批次l在排序队列中对应的序号k＝1，2，3...M；T_l ^k表示排在位置k的第l批次钢坯的预计烧好时刻。 

步骤三、确定加热炉钢坯和均热炉群钢锭交叉出钢次序(S3)： 

根据步骤一和步骤二，确定了加热炉和各个均热炉轧制批次的钢坯钢锭预计烧好时刻以及按照各自的预计烧好时刻的先后次序排列的两个独立的序列，考虑到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，所以在安排交叉出钢时，采取加热炉钢坯优先的原则，结合钢坯和钢锭的预定轧制时间，以加热炉钢坯的预计烧好时刻序列为主序列，均热炉钢锭的预计烧好时刻序列采用比对插入的方法，在不影响钢坯加热炉生产的情况下，把均热炉炉群内的各个钢锭批次，插入加热炉钢坯的预计烧好时刻序列中，被插入的均热炉中的钢锭批次作为加热炉序列中的一员，最终均热炉内的钢锭批次和加热炉内的钢坯批次的两个序列变成一个位置号记为jj，批次号记为pp的钢坯钢锭出钢序列，从而确定了初轧炉群坯锭交叉生产的出钢次序。所述比对插入的方法是对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，具体为： 

①对于加热炉钢坯各批次的预计烧好时刻T_l ^k，k＝1时，均热炉钢锭批次序列t_j ⁱ，如果满足 

则插入加热炉序列k＝1之前，并把刚刚插入的均热炉钢锭批次作为加热炉序列的一员。 

其中t_j ⁱ为步骤一获得的序列中的钢锭各批次预计烧好时刻，i表示批次j在序列中对应的序号；tr_j ⁱ为第i个钢锭批次总的预定轧制时间， Δt通过历史数据不断自适应平滑获得的该规格钢锭的出钢节奏时间，nⁱ为第i个钢锭批次个数。 

T_l ^k为加热炉序列中钢坯预计烧好时刻，k表示批次l在排序队列中对应的位置序号，i＝1，2，....N；k＝1，2....M。 

在k＝1时，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，可见均热炉的该批次在轧制完成后，加热炉序列中的第k＝1对应的批次还没有烧好，均热炉内钢锭的轧制不会影响加热炉的生产。 

②对于加热炉钢坯各批次的预计烧好时刻T_l ^k，k＞1时，均热炉钢锭批次序列t_j ⁱ，如果满足 

则插入k和k-1之间，并把刚刚插入的均热炉钢锭批次作为加热炉序列的一员。 

其中t_j ⁱ为步骤一获得的序列中均热炉钢锭轧坯预计烧好时刻，i表示批次j在序列中对应的序号；tr_j ⁱ为第i个批次钢锭总的预定轧制时间， 

Δt为通过历史数据不断自适应平滑获得的该规格钢锭的出钢节奏时间，nⁱ为第i个批次钢锭个数。 

T_l ^k为加热炉钢坯预计烧好时刻序列，k表示批次l在序列中对应的位置序号；TR_l ^k为第k个批次钢坯总的预定出钢节奏时间， 

ΔT通过历史数据不断自适应平滑获得的该规格钢坯的出钢节奏时间，m^k为第k个批次钢坯个数。 

在k＞1时，首先，把加热炉第k-1个批次预计轧制完成的时刻，和均热炉各个批次烧好时刻进行比较，取最大值；如果最大值是t_j ⁱ，说明加热炉k-1批次轧制完成后，均热炉相应的批次才烧好；如果最大值是 T_l ^k-1+TR_l ^k-1，说明均热炉相应的批次烧好之后，加热炉第k-1批次才能轧制完成；然后，把取最大值的结果和均热炉相应批次的轧制时间相加，如果小于加热炉第k批次的烧好时刻，则均热炉相应的该批次可以插入加热炉的第k和第k-1批次之间，否则k值加1，重复进行判断。按照①和②的方法，直到均热炉所有批次都已经插入到加热炉批次序列中，最后形成一个最终的序列即所述钢坯钢锭出钢序列，把该序列中各批次的位置序号记为jj、对应的批次号记为pp，其中jj＝1，2......M+N，pp为相应位置的加热炉批次号l或者均热炉批次号j。 

步骤四、确定加热炉钢坯和均热炉群钢锭预计出钢时刻(S4)： 

过程控制计算机根据步骤三获得的钢坯钢锭出钢次序序列中各批次的位置，再根据各批次的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，计算出各个批次钢坯钢锭的预计出钢时刻，即根据步骤三获得的轧坯号为pp的序列中，各批次的位置号为jj＝1，2，3，。。。。M+N，加热炉和均热炉各个批次的出钢时刻TT_pp ^jj，按照jj＝1和jj＞1两种情况，根据具体钢坯钢锭的预计烧好时刻、钢坯钢锭的出钢节奏时间，过程控制计算机经过运算，分两步从第一位置到最后位置依次确定出各个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步骤一或者步骤二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确定方法是，前一批次钢坯或钢锭的预计出钢时刻加上该批次钢坯或钢锭的轧制时间，也就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相比较，取最大值。具体方法如下： 

①对于步骤三获得的位置号记为jj、对应的批次号记为pp的序列，当jj＝1时，该位置相应批次的预计可出钢时刻TT_pp ¹为该批次的预计烧好时刻tt_pp ¹，即 

其中tt_pp ¹由步骤一或者步骤二计算，如果pp是均热炉批次j，则采用步骤一计算相应批次的预计烧好时刻即t_j ⁱ；如果pp是加热炉批次l，则采用步骤二计算相应批次的预计烧好时刻即T_l ^k。 

②对于步骤三获得的出钢序列位置号记为jj、对应的批次号记为pp的序列，当jj＞1时，该位置相应批次的预计可出钢时刻 

即为前一批次钢坯或钢锭的预计出钢时刻加上该批次钢坯或钢锭的轧制时间，也就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相比较，取大值。 

如果TT_pp′ ^jj-1+ΔTR_pp′ ^jj-1大于tt_pp ^jj，则表示前一个批次钢坯或钢锭轧完时间影响到当前钢坯或钢锭的可出钢时刻，必须等待前一个批次钢坯或钢锭轧完；如果TT_pp′ ^jj-1+ΔTR_pp′ ^jj-1小于tt_pp ^jj，则说明前一个批次钢坯或钢锭不影响当前批次钢坯或钢锭，当前批次钢坯或钢锭的预计烧好时刻就是预计可出钢时刻。 

其中批次jj的前一个批次钢坯或钢锭的预计可出钢时刻TT_PP′ ^jj-1由前一步获得，pp′为jj-1位置序号对应的批次号；tt_pp ^jj为位置序号jj相应批次pp的预计烧好时刻，该值由步骤一或者步骤二计算获得，如果pp是均热炉批次j，则采用步骤一计算相应批次的预计烧好时刻即t_j ⁱ；如果pp是加热炉批次l，则采用步骤二计算相应批次的预计烧好时刻即T_l ^k；ΔTR_pp′ ^jj-1是位置jj-1相应批次pp′的出钢节奏时间，如果pp′是均热炉批次j，则预定轧制时间 Δt为通过历史数据不断自适 应平滑获得的该规格钢锭的出钢节奏时间，n^jj-1为第jj-1批次钢锭个数；如果pp′是加热炉批次l，则预定轧制时间 

ΔT为通过历史数据不断自适应平滑获得的该规格钢坯的出钢节奏时间，m^jj-1为第jj-1批次钢坯个数。 

步骤五、钢坯钢锭交叉出钢控制(S5)： 

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。 

同时，过程控制计算机会把步骤四中确定的各个批次钢坯钢锭的预计出钢时刻分别输出给步骤一和步骤二，参与下一次确定钢坯钢锭的预计烧好时刻。步骤四中确定的各个批次钢坯钢锭的预计出钢时刻也就是步骤一和步骤二中所述上一次计算的预计出钢时刻。 

步骤六、出钢节奏时间自适应学习(S6)： 

最后，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，运算方法如下： 

ΔT＝ΔT_old+γ·(ΔT_act-ΔT_old) 

Δt＝Δt_old+γ·(Δt_act-Δt_old) 

γ∈(0，1) 

其中ΔT为经过自适应的加热炉钢坯的出钢节奏时间；ΔT_old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；ΔT_act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；Δt为经过自适应的均热炉钢锭的出钢节奏时间；Δt_old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；Δt_act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；γ为自适应平滑系数。 

过程控制计算机会将经过自适应的加热炉钢坯的出钢节奏时间ΔT和经过自适应的均热炉钢坯的出钢节奏时间Δt保存，用于模型计算过程调用，如步骤三中参与下一次确定各个批次钢坯钢锭的预计出钢时刻时调用。 

下面根据上述方法给出一个具体的实施例： 

Δt_min和ΔT_min为工艺规定的钢坯钢锭最小加热时间，取Δt_min＝ΔT_min＝60min；Δt_max和ΔT_max为工艺规定的钢坯钢锭最大加热时间Δt_max＝ΔT_max＝600min；t_start和T_start是钢坯钢锭装入时的开始烧钢时刻，钢坯钢锭的出钢节奏时间是通过实际轧制数据平滑后获得。 

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： 

①均热炉内的钢锭第一次预报预计烧好时刻，具体数据见表一。 

表一： 

钢锭批次  号j	均热炉内钢  锭预计烧好  时刻tj	均热炉装钢  机PLC触发  时刻tstart	模型计  算的在炉时  间Δt0/h	出钢节奏时  间Δt/min	批次号j  的钢锭个  数
						0001	03:00	00:00	3	5	4
0002	02:12	00:12	2	5	4
						0003	03:24	00:24	3	5	2
0004	03:36	00:36	3	5	4
						0005	03:48	00:48	3	5	4

②根据钢锭预计烧好时刻，按照预计烧好时刻先后次序进行排序。具体数据见表二。 

表二： 

排序序号  i	钢锭批次  号j	排序后的均热炉内钢  锭预报烧好时刻ti j	出钢节奏时间  Δt/min	批次号j的钢 锭个数ni
					1	0002	02:12	5	4
2	0001	03:00	5	4
					3	0003	03:24	5	2
4	0004	03:36	5	4
					5	0005	03:48	5	4

[0114] 步骤二、确定加热炉钢坯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，得到钢坯预计烧好时刻序列 

①加热炉内的钢坯第一次预报的预计烧好时刻，具体数据见表三。 

表三： 

钢坯批次  号l	加热炉内钢  坯预报烧好  时刻Tl	加热炉装钢机  PLC触发时刻  Tstart	模型计算的  在炉时间  ΔT0/h	出钢节奏时  间ΔT/min	批次号j 的钢坯 个数
						9001	02:20	00:20	2	2	5
9002	02:50	00:50	2	2	5
						9003	03:20	01:20	2	2	5
9004	03:50	01:50	2	2	5
						9005	04:20	02:20	2	2	5

②根据钢坯烧好时刻，按照预计烧好时刻先后次序进行排序，具体数据见表四。 

表四： 

排序序号  k	钢坯批次号  l	排序后的均热炉内钢  锭预报烧好时刻Tl k	出钢节奏时间  ΔT/min	批次号j的钢锭  个数mk
					1	9001	02:20	2	6
2	9002	02:50	2	6

[0121] 

3	9003	03:30	2	6
					4	9004	04:00	2	6
5	9005	05:10	2	6

步骤三、确定加热炉钢坯和均热炉群钢锭交叉出钢次序 

按照节能和生产顺行的原则即钢坯加热炉适当优先的原则，以加热炉钢坯批次序列为主序列，把均热炉钢锭批次序列插入到主序列中，其中均热炉钢锭的插入不影响加热炉钢坯的生产。 

具体数据见表五。 

表五： 

批次号   pp	出钢序列位置号   jj	预计烧好时刻	轧制时间   min	预计轧制完成时   刻
					9001	1	02:20	12	02:32
0002	2	02:12	20	02:22
					9002	3	02:50	12	03:02
0001	4	03:00	20	03:20
					9003	5	03:30	12	03:42
0003	6	03:24	10	03:34
					9004	7	04:00	12	04:12

[0127] 

0004	8	03:36	20	03:56
					0005	9	03:48	20	04:08
9005	10	05:10	12	05:22

步骤四、确定加热炉钢坯和均热炉群钢锭预计出钢时刻 

确定加热炉钢坯和均热炉群钢锭交叉生产出钢时刻TT^jj，结果中坯号为pp，抽出序列位置号jj。 

具体数据见表六。 

表六： 

批次号  pp	出钢序列位  置号jj	预计烧好时刻	轧制时间/min	坯锭交叉生产出钢  时刻TTjj
					9001	1	02:20	12	02:20
0002	2	02:12	20	02:32
					9002	3	02:50	12	02:52
0001	4	03:00	20	03:04
					9003	5	03:30	12	03:30
0003	6	03:24	10	03:42
					9004	7	04:00	12	04:00

[0133] 

0004	8	03:36	20	04:12
					0005	9	03:48	20	04:22
9005	10	05:10	12	05:10

步骤五、钢坯钢锭交叉出钢控制： 

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。 

同时，过程控制计算机会把步骤四中确定的各个批次钢坯钢锭的预计出钢时刻分别输出给步骤一和步骤二，参与下一次确定钢坯钢锭的预计烧好时刻。步骤四中确定的各个批次钢坯钢锭的预计出钢时刻也就是步骤一和步骤二中所述上一次计算的预计出钢时刻。 

步骤六、出钢节奏时间自适应学习： 

最后，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，进行出钢节奏的自适应学习，进而确定钢坯钢锭的的实际出钢节奏时间，加热炉的出钢节奏初始值为2分钟，均热炉的出钢节奏初始值为5分钟，平滑系数γ＝0.5，出钢节奏自适应学习的结果被过程控制计算机保存，用于模型计算过程调用。 

Claims (5)

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-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能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，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：

ΔT＝ΔT_old+γ·(ΔT_act-ΔT_old)

Δt＝Δt_old+γ·(Δt_act-Δt_old)

γ∈(0，1)

其中ΔT为经过自适应的加热炉钢坯的出钢节奏时间；ΔT_old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；ΔT_act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；Δt为经过自适应的均热炉钢锭的出钢节奏时间；Δt_old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；Δt_act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；γ为自适应平滑系数。

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