CN106312004B - 连铸板坯换包接痕点和调宽点优化控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连铸板坯换包接痕点和调宽点优化控制的方法，步骤如下：a，采集快速更换中间包后需要更改的板坯尺寸数据即在线调宽数据；b，通过预先计算通钢量的原则，计算出调宽时需要的钢水量，预留工艺上规定的中间包预留钢水量，从而确定调宽开始时的中间包钢水吨位；c，按照步骤b预算的中间包吨位进行在线调宽，并记录调宽开始时的板坯长度跟踪值L_{调宽开始点}；d，采集铸机停机信号点，并记录此信号点发出时的板坯长度跟踪值L_接痕点；e，按照板坯切割损失最小，最大程度满足合同需求尺寸的原则，依据采集L_{调宽开始点}和L_接痕点预先对流线需要切割的板坯进行优化切割预算；f，按照已经优化的板坯进行板坯切割；g，完成此次优化控制过程。

Description

连铸板坯换包接痕点和调宽点优化控制的方法

技术领域

本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种连铸板坯换包接痕点和调宽点优化控制的方法，属于板坯优化控制技术领域。

背景技术

在钢厂连铸生产过程中，通过快速更换中间包来实现连续的生产已经是一项十分成熟且运用广泛的工艺技术。而在快速更换中间包时，在旧中间包开走，新中间包到位的时间段，在连铸机内部的板坯是需要停止拉坯的。等待新中间包到位后，新的钢水重新注入板坯，结合后继续拉坯进行生产。在板坯结合的部位连铸工艺技术中统称为换包接痕点，此块板坯统称为换包接痕坯。该接痕点前后由于工艺操作过程中存在着停启铸机，搅动液面，更换保护渣等诸多的非稳态因素，因此所有的钢厂都会针对这一异常点进行一定距离的切除，以保证进入下道工序或者送给用户的板坯符合质量要求。另外一种工艺就是在目前的钢厂中，板坯连铸所生产出来的板坯宽度尺寸，都是依据对在线的结晶器宽度的设定来决定生产出来的板坯的宽度尺寸的。板坯连铸机的在线调宽技术，就是在不用停止生产的情况下，通过在线改变结晶器的宽度尺寸，从而在线调整生产出来的板坯宽度尺寸规格。在目前的板坯连铸生产过程中，由于客户要求的个性化和生产工序的不确定性，经常需要改变板坯的宽度规格尺寸。钢厂为了不影响生产产量，减少停机时间和节约资源，降低能耗和吨钢成本，普遍都采用了结晶器在线调宽技术，所以结晶器在线调宽的技术在所有钢厂都得到了广泛的运用，在在线调宽过程中，板坯的宽度会发生连续的变化，从而导致这一段板坯不符合规格要求，这一段板坯也统称为调宽过渡坯。而调宽过渡坯由于其规格尺寸发生了变化，必须下线清理才能够变成符合规格的板坯。目前的钢厂生产组织中，板坯规格发生变化肯定伴随着钢种成分发生变化，于是普遍都采用更换中间包后来变更板坯品种和尺寸规格的方式来组织生产。在这种既要快速更换中间包，又需要在更换中间包后的生产中在线调宽改变板坯品种规格的生产模式下，一种情况就是在快速更换中间包前进行在线调宽，另外一种情况就是在快速更换中间包后调宽。如不能很好的优化换包接痕点和调宽点，就会导致换包接痕点在一块板坯上，而调宽过渡坯在另外一块板坯上，从而产生了两块需要大量精整的板坯，需要精整的板坯必须下线处理，很大程度上影响了钢厂的成本和质量以及物流。如下图所示，图1为快速更换中间包前进行在线调宽的板坯示意图，图2为快速更换中间包后调宽的板坯示意图。这两种情况都没有采取优化技术手段，所以导致调宽和换包接痕这两个异常点都分别布置在两块板坯上，从而导致后续这两块板坯都需要下线处理，并产生精整切割损失。针对该技术问题本领域的技术人员也在不断尝试，但是该问题一直没有得到有效解决。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种连铸板坯换包接痕点和调宽点优化控制的方法，本发明提出一种通过预先确定连铸中间包钢水重量来确定调宽开始点，后续通过板坯的优化切割控制，从而实现把调宽点即调宽过渡坯最大限度的往接痕移，成功实现调宽过渡坯和换包接痕点在同一块板坯的方法。这样可以很大程度的减少连铸生产过程中，在快速更换中间包和调宽时产生的大量板坯需要下线精整废问题，从而可以大幅度降低钢厂板坯成本和物流成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种连铸板坯换包接痕点和调宽点优化控制的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a,采集快速更换中间包后需要更改的板坯尺寸数据即在线调宽所需要更改的尺寸；

b,通过预先计算通钢量的原则，计算出调宽时需要的钢水量，预留工艺上规定的中间包预留钢水量，从而确定调宽开始时的中间包钢水吨位；通过此步骤的预先计算的调宽开始时的中包吨位，能最大限度的把调宽过渡坯靠近停机接痕点，同时又能避免在调宽时由于中包钢水不足，不能继续调宽的异常发生。

c，按照步骤b种预算的中间包吨位进行在线调宽，并记录调宽开始时的板坯长度跟踪值L_{调宽开始点}

d，当连铸机停机时，记录此时的板坯长度跟踪值L_接痕点；

e，按照板坯切割损失最小，最大程度满足合同需求尺寸的原则，依据采集的L_{调宽开始点}和

L_接痕点预先对流线需要切割的板坯进行优化切割预算，以保证最终按照优化切割预算出来的板坯切割时，能实现符合合同定尺长度的板坯块数最多；

f，按照已经优化的板坯切割模式进行板坯切割；

g，完成此次优化控制过程。

作为本发明的一种改进，在所述的步骤b中，包括以下步骤：

b1，采集当前的连铸机生产的板坯厚度D；

b2，采集当前浇注的板坯宽度E；

b3，采集由当前拉速降至最低拉速时需要的浇注长度L₁（米）；

b4，采集本次调宽需要的浇注长度L₂（米）；

b5，设定液态钢水密度为g（吨/立方米）；

b6，设定工艺上旧中包为防止下渣而预留的中间包钢水重量为T₁

b7,计算出本次调宽需要的钢水量T₂，T=D*E*g*(L₁+L₂)；

b8,计算出本次调宽开始时的中间包吨位T为T=T₁+T₂*生产线数。

作为本发明的一种改进，所述步骤e中，包括以下步骤：

e1,计算出调宽过渡坯到换包接痕点的距离L，定义该段距离为异常坯，标识为L_异常坯。

则L_异常坯=L_接痕点-L_{调宽开始点}

e2,采集合同需要的热坯定尺长度为L2,合同需要的板坯定尺上限为L_上限，板坯定尺下限为L_下限；

e3，采集切缝宽度为L3；

e4，采集接痕点产生时流线待切割的剩余长度值为L_剩余；

e5,按照尽量优先满足合同定尺的策略，设还能切割的板坯块数为N，并让N为整数，并让下式成立，确定L_优化长度、确定N，从而完成板坯的预先优化；

当对剩余长度进行预先优化时，优选满足合同定尺策略就是指尽可能保证优化后所切割的板坯长度尺寸都是合同所需要的长度定尺的板坯，减少非定尺板坯。由于剩余长度的不确定和合同所要求的板坯长度定尺的变化，所以在针对剩余长度预先优化时会出现以下三种情况：

第一种：切割一块由异常坯长度和优化长度共同组合的一块板坯，且此板坯长度小于合同定尺上限，其他都是符合合同长度要求的定尺板坯，才能实现合同定尺最多的切割策略

L_剩余=（L2+L3）*N+（L_异常坯+L_优化长度）且（L_异常坯+L_优化长度）＜L_上限；

注：（L_异常坯+L_优化长度）为一块板坯；

第二种：必须单独切割一块异常坯L_异常坯，再加上一块符合合同定尺上限的板坯。其他都是符合合同长度要求的定尺板坯，才能实现合同定尺最多的切割策略；

L_剩余=（L2+L3）*N+L_异常坯+L_上限

第三种：必须切割一块有异常坯L_异常坯，再加上一块符合合同定尺下限的板坯。其他都是符合合同长度要求的定尺板坯，才能实现合同定尺最多的切割策略；

L_剩余=（L2+L3）*N+L_异常坯+L_下限。。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：该发明是针对连铸快速更换中间包时，需要在线调宽更改板坯宽度尺寸，从而实现生产出不同规格产品的工序控制流程，通过提前计算确定连铸中间包钢水重量来确定调宽开始点，后续通过板坯的优化切割控制，从而实现把调宽点（调宽过渡坯）最大限度的往接痕方向移，从而成功实现调宽过渡坯和换包接痕点在同一块板坯的方法；在连铸生产过程中，不可避免的碰到在快速更换中间包后需要通过在线调宽来改变板坯宽度尺寸规格的工艺情况。此情况如果不进行优化，则针对换包停机造成的接痕板坯必须进行针对接痕部位的进行切割，由于停机时间段的非稳态作业，理论上至少损失0.6m的板坯切割废。而由于调宽造成的调宽过渡板坯由于宽度尺寸的连续变化，为了满足尺寸规格要求必须采取纵向切割，从而损失至少3m的切割损失废。同时由于调宽板坯和换包接痕板坯都需要下线，很大程度上影响了钢厂的物流运转。利用本发明的方法能准确的把调宽过渡坯尽量的往换包接痕点靠近，并通过优化计算让换包接痕点和调宽过渡坯在同一块板坯上，从而成功实现调宽过渡坯和换包接痕点在同一块板坯上。申请人所在的梅钢二连铸分厂从2015年5月份开始使用该方法在针对换包后需要更改板坯宽度尺寸的情况下进行优化控制，采用此方法能实现调宽过渡坯和换包接痕点控制在一块板坯上的成功率为100%。在此种生产流程下，由于实现了换包接痕点最大限度的和调宽过渡坯合并，从而减少了每次由于换包接痕和调宽过渡坯所产生的精整废。该生产流程下平均每次能减少板坯精整废约2.8吨，节约了生产成本，提高了工作效率。

附图说明

图1为现有技术中快速更换中间包前进行在线调宽的板坯示意图；

图2为现有技术中快速更换中间包后调宽的板坯示意图；

图3为本发明连铸板坯换包接痕点和调宽点优化控制过程图；

图4本发明整个流程图；

图5为步骤b过程示意图；

图6为步骤e过程示意图。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步解释说明。

实施例1：一种连铸板坯换包接痕点和调宽点优化控制的方法，所述方法包括以下步骤：

a,采集快速更换中间包后需要更改的板坯尺寸数据即在线调宽在线调宽所需要更改的尺寸；

b,通过预先计算通钢量的原则，计算出调宽时需要的钢水量，预留工艺上规定的中间包预留钢水量，从而确定调宽开始时的中间包钢水吨位；

c,按步骤b预算的中间包吨位进行在线调宽，并记录调宽开始时的板坯长度跟踪值L_{调宽开始点}

d，当连铸机停机时，记录此时的板坯长度跟踪值L_接痕点；

e，按照板坯切割损失最小，最大程度满足合同需求尺寸的原则，依据采集的L_{调宽开始点}和

L_接痕点预先对流线需要切割的板坯进行优化切割预算；

f，按照已经优化的板坯切割模式进行板坯切割；

g，完成此次优化控制过程；

作为本发明的一种改进，在所述的步骤b中，包括以下步骤：

b1，采集当前的连铸机生产的板坯厚度D；

b2，采集当前浇注的板坯宽度E；

b3，采集由当前拉速降至最低拉速时需要的浇注长度L₁（米）；

b4，采集本次调宽需要的浇注长度L₂（米）；

b5，设定液态钢水密度为g（吨/立方米）；

b6，设定工艺上旧中包为防止下渣而预留的中间包钢水重量为T₁

b7，计算出本次调宽需要的钢水量T₂，T=D*E*g*(L₁+L₂)；

b8，计算出本次调宽开始时的中间包吨位T为T=T₁+T₂*生产线数。

作为本发明的一种改进，所述步骤e中，包括以下步骤：

e1,计算出调宽过渡坯到换包接痕点的距离L，定义该段距离为异常坯，标识为L_异常坯。

则L_异常坯=L_接痕点-L_{调宽开始点}

e2，采集合同需要的热坯定尺长度为L2,合同需要的板坯定尺上限为L_上限，板坯定尺下限为L_下限；

e3，采集切缝宽度为L3；

e4，采集接痕点产生时流线待切割的剩余长度值为L_剩余；

e5，,按照尽量优先满足合同定尺的策略，设还能切割的板坯块数为N，并让N为整数，并让下式成立，确定L_优化长度、确定N，从而完成板坯的预先优化；当对剩余长度进行预先优化时，优选满足合同定尺策略就是指尽可能保证优化后所切割的板坯长度尺寸都是合同所需要的长度定尺的板坯，减少非定尺板坯。由于剩余长度的不确定和合同所要求的板坯长度定尺的变化，所以在针对剩余长度预先优化时会出现以下三种情况：

第一种：切割一块由异常坯长度和优化长度共同组合的一块板坯，且此板坯长度小于合同定尺上限，其他都是符合合同长度要求的定尺板坯，才能实现合同定尺最多的切割策略

L_剩余=（L2+L3）*N+（L_异常坯+L_优化长度）且（L_异常坯+L_优化长度）＜L_上限；

注：（L_异常坯+L_优化长度）为一块板坯；

第二种：必须单独切割一块异常坯L_异常坯，再加上一块符合合同定尺上限的板坯。其他都是符合合同长度要求的定尺板坯，才能实现合同定尺最多的切割策略；

L_剩余=（L2+L3）*N+L_异常坯+L_上限

第三种：必须切割一块有异常坯L_异常坯，再加上一块符合合同定尺下限的板坯。其他都是符合合同长度要求的定尺板坯，才能实现合同定尺最多的切割策略；

L_剩余=（L2+L3）*N+L_异常坯+L_下限。

应用实例：某台连铸机正在生产，由于合同和生产任务的变化，需要在更换中间包后更改所生产出来的板坯宽度以便满足客户需求。该连铸机为一机两流即一台连铸机有两个生产线，当前两个生产线的宽度为1200mm，需要在更换中间包后把两个生产线的宽度在线调整为1250mm。按照本方法步骤如下：

a,采集快速更换中间包后需要更改的板坯尺寸数据即在线调宽在线调宽所需要更改的尺寸即使从1200mm更改到1250mm；

b,通过预先计算通钢量的原则，计算出调宽时需要的钢水量为11.5吨，预留工艺上规定的中间包预留钢水量为12吨，从而确定调宽开始时的中间包钢水吨位为35吨；

c,按步骤b预算的中间包吨位到达35吨时进行在线调宽，并记录调宽开始时的板坯长度跟踪值L_{调宽开始点}为200米；

d，当连铸机停机时，记录此时的板坯长度跟踪值L_接痕点；为205米；

e，按照板坯切割损失最小，最大程度满足合同需求尺寸的原则，依据采集的L_{调宽开始点}和

L_接痕点预先对流线需要切割的板坯进行优化切割预算；计算出N为5，（L_异常坯+L_优化长度）为5米+3.96米=8.96米；即后续连续切割符合要求板坯定尺（9米）的板坯5块，第6块板坯切割长度为8.96米；如图3所示；

f，按照已经优化的板坯切割模式进行板坯切割；即连续切割5块定尺为9米的板坯后，第6块板坯（调宽过渡坯和换包接痕点共同存在的板坯）切割长度为8.96米；从而实现了调宽过渡坯和接痕坯在一块板坯上，并尽可能的保证了满足合同尺寸的板坯块数最多；

g，完成此次优化控制过程。

在所述的步骤b中，包括以下步骤：

b1，采集当前的连铸机生产的板坯厚度D为230mm；

b2，采集当前浇注的板坯宽度E为1200mm；；

b3，采集当前拉速0.8m/min降至最低拉速（0.4m/min)时需要的浇注长度L₁为（1.5米）；

b4，采集本次调宽需要的浇注长度L₂为3.83米；

b5，设定液态钢水密度为g（7.8吨/立方米）；

b6，设定工艺上旧中包为防止下渣而预留的中间包钢水重量为T₁为12吨

b7,计算出本次调宽需要的钢水量T₂，T₂，T=D*E*g*(L₁+L₂)=0.23*1.2*7.8*（1.5+3.83）=11.5吨；

b8,计算出本次调宽开始时的中间包吨位T为T=T₁+T₂*生产线数=12+11.5*2=35吨；

所述步骤e中，包括以下步骤：

e1，计算出调宽过渡坯到换包接痕点的距离L，我们定义该段距离为异常坯，标识为L_异常坯。则L_异常坯=L_接痕点-L_{调宽开始点}=205-200=5米；

e2，采集合同需要的热坯定尺长度为L2为9米,合同需要的板坯定尺上限为L_上限为13米，板坯定尺下限为L_下限为8.5米；

e3，采集切缝宽度为L3为0.01米；

e4，采集接痕点产生时流线待切割的剩余长度值为L_剩余为54.01米；

e5,按照优化策略的三种情况优化，

第一种：按照L_剩余=（L2+L3）*N+（L_异常坯+L_优化长度）且（L_异常坯+L_优化长度）＜L_上限；的原则计算如下：

54.01=（9+0.01）*5+（5+3.96）

计算出N为5，（L_异常坯+L_优化长度）为5米+3.96米=8.96米；即后续连续切割符合要求板坯定尺（9米）的板坯5块，第6块板坯切割长度为8.96米；

第二种：必须单独切割一块异常坯L_异常坯，再加上一块符合合同定尺上限的板坯。其他都是符合合同长度要求的定尺板坯，才能实现合同定尺最多的切割策略；

L_剩余=（L2+L3）*N+L_异常坯+L_上限即54.01=（9+0.01）* 4+5+12.97

计算出N为4，即后续连续切割符合要求板坯定尺（9米）的板坯4块，第5块板坯切割长度为12.97米，第6块板坯长度为5米；

第三种：必须切割一块有异常坯L_异常坯，再加上一块符合合同定尺下限的板坯。其他都是符合合同长度要求的定尺板坯，才能实现合同定尺最多的切割策略；

L_剩余=（L2+L3）*N+L_异常坯+L_下限。即54.01=（9+0.01）*5+5+3.96

计算出N为5，即后续连续切割符合要求板坯定尺（9米）的板坯5块，第6块板坯切割长度为3.96米，第7块板坯长度为5米；（不符合合同板坯定尺下限要求）

以上三种情况，依据需要满足合同的板坯长度最多的优化策略，因为第一种和第三种情况N都为5，但是第三种优化方案中切割的板坯不符合定尺下限要求，所以选择第一种情况进行板坯预先优化，如图3所示。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (3)

1.一种连铸板坯换包接痕点和调宽点优化控制的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a,采集快速更换中间包后需要更改的板坯尺寸数据即在线调宽所需要更改的尺寸；

b,通过预先计算通钢量的原则，计算出调宽时需要的钢水量，预留工艺上规定的中间包预留钢水量，从而确定调宽开始时的中间包钢水吨位；

c，按照步骤b预算的中间包吨位进行在线调宽，并记录调宽开始时的板坯长度跟踪值L_{调宽开始点}；

d，当连铸机停机时，记录此时的板坯长度跟踪值L_接痕点；

e，按照板坯切割损失最小，最大程度满足合同需求尺寸的原则，依据采集的L_{调宽开始点}和

L_接痕点预先对流线需要切割的板坯进行优化切割预算；

f，按照已经优化的板坯切割模式进行板坯切割；

g，完成此次优化控制过程。

2.根据权利要求1所述的连铸板坯换包接痕点和调宽点优化控制的方法，其特征在于，在所述的步骤b中，包括以下步骤：

b1，采集当前的连铸机生产的板坯厚度D；

b2，采集当前浇注的板坯宽度E；

b3，采集由当前拉速降至最低拉速时需要的浇注长度L₁（米）；

b4，采集本次调宽需要的浇注长度L₂（米）；

b5，设定液态钢水密度为g（吨/立方米）；

b6，设定工艺上旧中间包为防止下渣而预留的中间包钢水重量为T₁

b7，计算出本次调宽需要的钢水量T₂，T₂=D*E*g*(L₁+L₂)；

b8，计算出本次调宽开始时的中间包吨位T为T=T₁+T₂*生产线数。

3.根据权利要求1所述的连铸板坯换包接痕点和调宽点优化控制的方法，其特征在于，所述步骤e中，包括以下步骤：

e1，计算出调宽过渡坯到换包接痕点的距离L，定义该段距离为异常坯，标识为L_异常坯，

则L_异常坯=L_接痕点-L_{调宽开始点}

e2，采集合同需要的热坯定尺长度为L2,合同需要的板坯定尺上限为L_上限，板坯定尺下限为L_下限；

e3，采集切缝宽度为L3；

e4，采集接痕点产生时流线待切割的剩余长度值为L_剩余；

e5，按照尽量优先满足合同定尺的策略，设还能切割的板坯块数为N，并让N为整数，并让下式中的三个公式成立，确定L_优化长度、确定N，从而完成板坯的预先优化；

当对剩余长度进行预先优化时，优选满足合同定尺策略就是指尽可能保证优化后所切割的板坯长度尺寸都是合同所需要的长度定尺的板坯，减少非定尺板坯；

由于剩余长度的不确定和合同所要求的板坯长度定尺的变化，所以在针对剩余长度预先优化时会出现以下三种情况：

第一种：切割一块由异常坯长度和优化长度共同组合的一块板坯，且此板坯长度小于合同定尺上限，其他都是符合合同长度要求的定尺板坯，才能实现合同定尺最多的切割策略；

L_剩余=（L2+L3）*N+（L_异常坯+L_优化长度）且（L_异常坯+L_优化长度）＜L_上限；

注：（L_异常坯+L_优化长度）为一块板坯；

第二种：必须单独切割一块异常坯L_异常坯，再加上一块符合合同定尺上限的板坯；

其他都是符合合同长度要求的定尺板坯，才能实现合同定尺最多的切割策略；

L_剩余=（L2+L3）*N+L_异常坯+L_上限

第三种：必须切割一块有异常坯L_异常坯，再加上一块符合合同定尺下限的板坯；

其他都是符合合同长度要求的定尺板坯，才能实现合同定尺最多的切割策略；

L_剩余=（L2+L3）*N+L_异常坯+L_下限。