CN104308138B - 一种基于多定尺、多铸流的浇铸终点控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种基于多定尺、多铸流的浇铸终点控制装置及其方法，属于多流铸机自动控制技术领域。采用网络通讯技术、计算机软件技术、数据库技术，在浇次最后一炉停浇时，自动采集实际生产信息，结合多铸流、多定尺生产计划，采用停浇策略计算，自动调整铸坯生产计划，使剩余钢水能够尽可能地切割成计划定尺；装置由硬件设备和软件处理模块构成，包括一台服务器，在后台运行，运行数据通讯模块、数据库存储模块、热状态计算模块、停浇策略计算模；一台工业计算机，在前端运行，运行信息显示模块。其优点在于，适用于各种多定尺、多铸流浇铸生产控制，可以提高金属收得率，减轻操作人员面对多铸流、多定尺生产条件下的操作难度，稳定生产过程。

Description

一种基于多定尺、多铸流的浇铸终点控制装置及其方法

技术领域

本发明属于多流铸机自动控制技术领域，特别是提供了一种基于多定尺、多铸流的浇铸终点控制装置及其方法。方法采用网络通讯技术、计算机软件技术、数据库技术及数值计算方法，设计一种基于多定尺、多铸流的浇铸终点控制方法及其装置，适用于多流铸机生产，可有效减轻浇铸终点操作难度、提高金属收得率、减少尾坯。

背景技术

多铸流多定尺浇铸终点控制是现代连铸的关键技术和设备，对金属收得率与连铸生产综合成本有重要影响。随着用户对产品规格与精度要求的不断提高，切割理论与控制技术的研究日益受到关注。

国内，北京科技大学孙立根针对多铸机多铸流提出了“目标长度计算”、“钢水多计算”、“钢水少计算”和“上限长度计算”算法。

东北大学庞维成提出两种连铸自动化过程中尾坯优化切割优化计算方法，一种为按照剩余钢水重量计算，另一种为按照各个铸流剩余浇铸时间计算。计算方法比较复杂且容易受到生产中不稳定因素的影响。

天津钢管集团在其六流圆坯连铸机上应用了其开发的连铸尾坯优化切割系统，该系统的优化方法基于对各个铸流的独立切割优化计算，但是没有对多个铸流多定尺的情况做整体优化控制。

另外，国内多家科研院所对多流单定尺、单流多定尺以及多流多定尺连铸尾坯切割优化方法有所介绍，但大多数只停留在研究阶段，并未应用到实际的连铸生产中，达不到实际现场控制水平。

目前领域内大多是对单流单定尺、单流多定尺或多流单定尺等生产进行控制方法进行研究，而针对多铸流、多定尺浇铸终点的控制方法及其装置情况，尚未见到明确报道。

发明内容

一种基于多定尺、多铸流的浇铸终点控制方法及其装置，监控连铸生产状态，通过修改铸坯计划，生产出最适宜的铸坯，适用于各种多流铸坯的浇铸终点切割控制，提高金属收得率，可以稳定生产过程。

本发明提供了一种基于多定尺、多铸流的浇铸终点控制方法，在本浇次最后一炉大包停浇信号后，开始启用，具体方法是：

Step1-1：数据采集模块从基础自动化控制系统读取中间包钢水重量、每一个铸流的拉速、每一个铸流未切割铸坯折算钢水重量，存储到数据库中；

Step1-2：多定尺、多铸流停浇策略计算模块从系统数据库中读取参数，包括热固态密度、热补偿系数、所有定尺长度规格、铸流未切割铸坯折算钢水重量、坯尾长度、断面尺寸、生产计划、中间包重量、每一个铸流的拉速、每一个铸流的当前浇铸长度；

Step1-3：多定尺、多铸流停浇策略计算模块，计算出生产各个铸流计划的单铸流计划钢水需求量，进一步再计算出所有铸流计划钢水需求总量；

Step1-4：多定尺、多铸流停浇策略计算模块将所述计划需求总量、中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和进行对比；比对结果分为两种结果，比对结果一：是计划需求总量不大于中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和，比对结果二：是计划需求总量大于中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和；

Step1-5：多定尺、多铸流停浇策略计算模块根据所述比对结果进行优化停浇策略计算，计算完成后，形成新的生产计划；并存储于数据库；

Step1-6：数据采集模块从数据库中读取新的生产计划，数据通讯给基础自动化控制系统；

Step1-7：基础自动化控制系统按照生产计划中对各个铸流计划铸坯长度进行切割；

重复Step1-1至Step1-7，直到中间包钢水浇铸完成。

所述优化停浇策略计算，将根据所述比对结果的不同分别进行计算，当所述比对结果一时，采用策略计算方法如下：

Step2-1：根据所述计划需求总量和所述中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和，计算剩余钢水量；所述剩余钢水量等于所述中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和减去所述计划需求总量；

Step2-2：计算每一个铸流的计划浇铸时间，并判断出最小计划浇铸时间的铸流号N；

Step2-3：根据最小定尺长度规格，计算铸流号为N的铸流增加一块铸坯的钢水需求量，并与所述剩余钢水量进行比较；

进一步地，本控制方法还包含：当所述钢水需求量不大于所述剩余钢水量，为铸流号为N的铸流增加一个最大定尺长度规格铸坯生产计划，并返回Step1-4；当所述钢水需求量大于所述剩余钢水量，即实现所述计算完成，形成新的生产计划；并存储于数据库。

当所述比对结果二时，采用策略计算方法如下：

Step3-1：根据所述计划需求总量和所述中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和，计算出不足钢水量；所述不足钢水量等于所述计划需求总量减去所述中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和；

Step3-2：查找出所有铸流计划的最后一块铸坯定尺长度规格最大值，计算铸流计划的最后一块铸坯定尺长度规格为最大值的铸流计划浇铸时间，进一步比较出最大计划浇铸时间的铸流号M；

进一步地，本控制方法还包含：当铸流号M的定尺长度规格不是最小规格长度，则将铸流号M最后一块铸坯定尺长度规格减小一级，并返回Step1-4；当铸流号M的定尺长度规格是最小规格长度，则将铸流号M最后一块计划删除，并返回Step1-4。

所述的定尺是铸坯规格在长度上的要求；所述多定尺是指铸坯长度定尺具有一个以上的规格。

本发明还提供了一种基于多定尺、多铸流的浇铸终点控制装置，包括硬件设备和软件处理模块：硬件设备包括：服务器、工业计算机；软件处理模块包括：一个数据通讯模块、一个数据库模块、一个停浇策略计算模块、一个信息显示模块。

所述数据通讯模块、数据库存储模块、热状态计算模块、停浇策略计算模块运行于服务器中；信息显示模块运行于工业计算机中；

所述数据通讯模块，通过以太网，完成数据库存储模块与现场基础自动化控制系统的数据上传、下载；

所述数据库存储模块，存储热固态密度、热补偿系数、所有定尺长度规格、铸流未切割铸坯折算钢水重量、坯尾长度、断面尺寸、生产计划以及由所述数据通讯模块采集实现的中间包重量、每一个铸流的拉速、每一个铸流的当前浇铸长度；

所述停浇策略计算模块，从数据库存储模块获取中间包重量、每一个铸流的拉速信息、生产计划信息，计算出新的生产计划，并存储于数据库存储模块；

所述信息显示模块，以图表、数字形式显示生产计划信息、中间包重量、每一个铸流的拉速信息。

本发明提供的一种基于多定尺、多铸流的浇铸终点控制方法及其装置,是通过采集实际生产信息，并结合多铸流、多定尺的生产计划，采用停浇策略计算，自动调整铸坯生产计划，使剩余的钢水能够尽可能地切割成计划定尺，提高金属收得率，减轻操作人员面对多铸流、多定尺要求情况下的操作难度。

附图说明

图1本发明方法流程图

图2本发明控制装置结构图

具体实施方式

本发明采用网络通讯技术及、计算机软件技术、数据库技术及数值计算方法，监控连铸生产状态，通过修改铸坯计划，生产出最适宜的铸坯，适用于各种多流铸坯的浇铸终点切割控制，提高金属收得率，可以稳定生产过程。

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

参见图1，本发明实施例提供的一种基于多定尺、多铸流的浇铸终点控制方法，包含:

在本浇次最后一炉大包停浇信号后，开始启用；

数据采集模块从基础自动化控制系统读取中间包钢水重量、每一个铸流的拉速、每一个铸流未切割铸坯折算钢水重量，存储到数据库中；

多定尺、多铸流停浇策略计算模块从系统数据库中读取参数，包括热固态密度、热补偿系数、所有定尺长度规格、铸流未切割铸坯折算钢水重量、坯尾长度、断面尺寸、生产计划、中间包重量、每一个铸流的拉速、每一个铸流的当前浇铸长度；

多定尺、多铸流停浇策略计算模块，计算出生产各个铸流计划的单铸流计划需求量，进一步再计算出所有铸流计划需求总量；

多定尺、多铸流停浇策略计算模块将计划需求总量、中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和进行比对；比对结果分为两种结果，比对结果一：是计划需求总量不大于中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和；比对结果二：是计划需求总量大于中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和；

多定尺、多铸流停浇策略计算模块根据比对结果进行优化停浇策略计算，形成新的生产计划；并存储于数据库；

数据采集模块从数据库中读取新的生产计划，数据通讯给基础自动化控制系统；

基础自动化控制系统按照生产计划中对各个铸流计划铸坯长度进行切割；

重复以上过程，直到钢水浇铸完成。

其中，将根据所述比对结果的不同分别进行计算，当所述比对结果一时，采用策略计算方法如下：

根据计划需求总量与所述中间包钢水重量，计算剩余钢水量；其中剩余钢水量等于中间包钢水重量减去计划需求总量；

计算每一个铸流的计划浇铸时间，并判断出最小浇铸时间的铸流号N；

根据最小定尺长度规格，计算铸流号为N的铸流增加一块铸坯的钢水需求量，并与剩余钢水量进行比较；

进一步地：当钢水需求量不大于所述剩余钢水量，为铸流号为N的铸流增加一个最大定尺长度规格铸坯生产计划，并重复进行；当钢水需求量大于所剩余钢水量，即实现计算完成，形成新的生产计划；并存储于数据库；

其中，将根据所述比对结果的不同分别进行计算，当所述比对结果二时，采用策略计算方法如下：

根据计划需求总量、中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和，计算出不足钢水量；所述不足钢水量等于所述计划需求总量减去所述中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和。

查找出所有铸流计划的最后一块铸坯定尺长度规格最大值，计算铸流计划的最后一块铸坯定尺长度规格为最大值的铸流计划浇铸时间，进一步比较出最大计划浇铸时间的铸流号M。

进一步地，当铸流号M的定尺长度规格不是最小规格长度，则将铸流号M最后一块铸坯定尺长度规格减小一级。

当铸流号M的定尺长度规格是最小规格长度，则将铸流号M最后一块计划删除。

为了解决上述问题，本发明实施例还提供的一种基于多定尺、多铸流的浇铸终点控制装置，参见图2，包含：

一个数据通讯模块，通过以太网，完成数据库存储模块与现场基础自动化控制系统的数据上传、下载；

一个数据库存储模块，存储热固态密度、热补偿系数、所有定尺长度规格、铸流未切割铸坯折算钢水重量、坯尾长度、断面尺寸、生产计划以及由数据通讯模块采集实现的中间包重量、每一个铸流的拉速、每一个铸流的当前浇铸长度。

一个停浇策略计算模块，从数据库存储模块获取中间包重量、每一个铸流的拉速信息、生产计划信息，计算出新的生产计划，并存储于数据库存储模块。

一个信息显示模块，以图表、数字形式显示，生产计划信息、中间包重量、每一个铸流的拉速信息。

一台服务器在后台运行，运行数据通讯模块、数据库存储模块、热状态计算模块、停浇策略计算模。

一台工业计算机在前端运行，运行信息显示模块。

服务器、工业计算机、基础自动化系统通过以太网连接并进行数据通讯。

本发明提供的基于多定尺、多铸流的浇铸终点控制方法及其装置，具有如下的优越性：

当浇次的最后一炉停浇时，自动采集中间包内的钢水重量，停浇策略计算，自动调整铸坯生产计划，使剩余的钢水能够尽可能地切割成计划定尺，提高金属收得率，减轻操作人员面对多铸流、多定尺要求情况下的操作难度。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种基于多定尺、多铸流的浇铸终点控制装置，其特征在于：控制装置包括：服务器、工业计算机、数据通讯模块、数据库存储模块、停浇策略计算模块、一个信息显示模块；

所述数据通讯模块、数据库存储模块、停浇策略计算模块运行于服务器中；信息显示模块运行于工业计算机中；

所述数据通讯模块，通过以太网，完成数据库存储模块与现场基础自动化控制系统的数据上传、下载；

所述数据库存储模块，存储热固态密度、热补偿系数、所有定尺长度规格、铸流未切割铸坯折算钢水重量、坯尾长度、断面尺寸、生产计划以及由所述数据通讯模块采集实现的中间包重量、每一个铸流的拉速、每一个铸流的当前浇铸长度；

所述停浇策略计算模块，从数据库存储模块获取中间包重量、每一个铸流的拉速信息、生产计划信息，计算出新的生产计划，并存储于数据库存储模块；

所述信息显示模块，以图表、数字形式显示生产计划信息、中间包重量、每一个铸流的拉速信息。

2.一种基于多定尺、多铸流的浇铸终点控制方法，其特征在于：

在本浇次最后一炉大包停浇信号后，开始启用；

Step1：数据采集模块从基础自动化控制系统读取中间包钢水重量、每一个铸流的拉速、每一个铸流未切割铸坯折算钢水重量，存储到数据库中；

Step2：多定尺、多铸流停浇策略计算模块从系统数据库中读取参数，包括热固态密度、热补偿系数、定尺长度规格、铸流未切割铸坯折算钢水重量、坯尾长度、断面尺寸、生产计划、中间包重量、每一个铸流的拉速、每一个铸流的当前浇铸长度；

Step3：多定尺、多铸流停浇策略计算模块，计算出生产各个铸流计划的单铸流计划钢水需求量，进一步再计算出所有铸流计划钢水需求总量；

Step4：多定尺、多铸流停浇策略计算模块将所述计划需求总量、中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和进行对比；比对结果分为两种结果，比对结果一：是计划需求总量不大于中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和，比对结果二：是计划需求总量大于中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和；

当所述比对结果一时，根据所述计划需求总量和所述中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和，计算剩余钢水量；所述剩余钢水量等于所述中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和减去所述计划需求总量；计算每一个铸流的计划浇铸时间，并判断出最小计划浇铸时间的铸流号N；根据最小定尺长度规格，计算铸流号为N的铸流增加一块铸坯的钢水需求量，并与所述剩余钢水量进行比较；当所述钢水需求量不大于所述剩余钢水量，为铸流号为N的铸流增加一个最大定尺长度规格铸坯生产计划；当所述钢水需求量大于所述剩余钢水量，计算完成；

当所述比对结果二时，根据所述计划需求总量和所述中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和，计算出不足钢水量；所述不足钢水量等于所述计划需求总量减去所述中间包钢水重量与各铸流未切割铸坯折算钢水重量之和；查找出所有铸流计划的最后一块铸坯定尺长度规格最大值，计算铸流计划的最后一块铸坯定尺长度规格为最大值的铸流计划浇铸时间，进一步比较出最大计划浇铸时间的铸流号M；当铸流号M的定尺长度规格不是最小规格长度，则将铸流号M最后一块铸坯定尺长度规格减小一级；当铸流号M的定尺长度规格是最小规格长度，则将铸流号M最后一块计划删除；

Step5：形成新的生产计划，并存储于数据库；

Step6：数据采集模块从数据库中读取新的生产计划，数据通讯给基础自动化控制系统；

Step7：基础自动化控制系统按照生产计划中对各个铸流计划铸坯长度进行切割；

重复以上步骤，直到中间包钢水浇铸完成。

3.如权利要求2所述浇铸终点控制方法，其特征在于：所述的多定尺为铸坯定尺具有一个以上的规格。