CN114418633A - 一种连退炉区吨钢能耗成本预测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连退炉区吨钢能耗成本预测方法及装置，该方法包括：获取生产过程中生产不同品规带钢时炉区各工作段中主动辊的相关参数，以及单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间，计算生产不同品规带钢时炉区整体的吨钢耗电量；获取生产过程中生产不同品规带钢时的气体流量，计算生产不同品规带钢时的吨钢燃耗成本；基于所获得的吨钢耗电量和吨钢燃耗成本，预测各品规带钢的吨钢能耗成本。本发明可以提前预测连退排产计划中所需的能耗成本，对于钢铁企业合理安排生产计划、节省成本具有重大的意义。

Description

一种连退炉区吨钢能耗成本预测方法及装置
技术领域
本发明涉及轧钢技术领域，特别涉及一种连退炉区吨钢能耗成本预测方法及装置。
背景技术
在带钢生产过程中，热轧钢卷经过酸洗、冷轧后，带钢变形量很大，晶粒组织发生延伸、硬化，这会导致带钢强度增高、塑性降低，即产生加工硬化现象。出现加工硬化的钢卷很难进行进一步的加工生产，因此必须对带钢进行退火处理，使其硬度降低、塑性增加，大多数钢厂采用连续退火工艺对带钢进行退火处理。目前厂内的连退排产计划一般仅考虑带钢间的规格跳跃，对于电能消耗、燃气消耗的精确计算以及对能耗成本的预测考虑较少。
随着科技的进步，同行间的竞争日益激烈，因此，提前预测排产计划中各种规格带钢的能耗成本，合理安排排产计划，帮助企业错峰生产，对减少生产成本、提升经济效益有着重要意义。
发明内容
本发明提供了一种连退炉区吨钢能耗成本预测方法及装置，以实现提前预测连退排产计划中所需能耗成本，指导钢铁企业合理安排生产计划、节省成本。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种连退炉区吨钢能耗成本预测方法，包括：
获取生产过程中生产不同品规带钢时炉区各工作段中主动辊的相关参数，以及单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间；
基于获取的主动辊的相关参数和单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间，计算生产不同品规带钢时炉区整体的吨钢耗电量；
获取生产过程中生产不同品规带钢时的各工作段中的气体流量；
基于获取的气体流量，计算生产不同品规带钢时的吨钢燃耗成本；
基于获得的吨钢耗电量和吨钢燃耗成本，预测各品规带钢的吨钢能耗成本。
进一步地，主动辊的相关参数包括主动辊半径和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值；
所述基于获取的主动辊的相关参数和单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间，计算生产不同品规带钢时炉区整体的吨钢耗电量，包括：
根据获取的主动辊半径R和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值v，通过下式，计算电机角速度ω：
Figure BDA0003469062410000021
根据获取的主动辊半径R和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值v，通过下式，计算电机输出扭矩T：
Figure BDA0003469062410000022
其中，i为电机与主动辊间的传动比，P为电机功率；
通过下式，计算生产不同品规带钢时炉区整体的吨钢耗电量Qe：
Figure BDA0003469062410000023
其中，t1、t2分别为带钢经过各主动辊的开始时间及结束时间，M为带钢质量，其单位为吨，t为经过时间的自变量。
进一步地，炉区各工作段包括开卷机、卷取机、平整机、出入口活套、清洗段、炉区预热段、加热段、均热段、缓冷段、快冷段、过时效段、终冷段以及淬水冷却段；
所述气体流量包括氢气总管道流量、氮气总管道流量以及混合煤气总管道流量；其中，所述混合煤气总管道流量指的是加热段及均热段的混合煤气流量qm；所述氢气总管道流量指的是从预热段至终冷段各段的氢气流量qh；所述氮气总管道流量指的是从预热段至终冷段各段的氮气流量qn。
进一步地，所述基于获取的气体流量，计算生产不同品规带钢时的吨钢燃耗成本，包括：
通过下式，计算生产不同品规带钢时的吨钢燃耗成本：
Figure BDA0003469062410000024
其中，W燃为吨钢燃耗成本，wh为氢气单价，wn为氮气单价，wm为混合煤气单价，M为带钢质量，其单位为吨。
进一步地，基于获得的吨钢耗电量和吨钢燃耗成本，预测各品规带钢的吨钢能耗成本，包括：
通过下式，预测各品规带钢的吨钢能耗成本W总：
W总＝Qewe+W燃
其中，Qe为吨钢耗电量，we为电单价，W燃为吨钢燃耗成本。
另一方面，本发明还提供了一种连退炉区吨钢能耗成本预测装置，包括：
吨钢耗电量计算模块，用于获取生产过程中生产不同品规带钢时炉区各工作段中主动辊的相关参数，以及单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间；基于获取的主动辊的相关参数和单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间，计算生产不同品规带钢时炉区整体的吨钢耗电量；
吨钢燃耗成本计算模块，用于获取生产过程中生产不同品规带钢时的各工作段中的气体流量；基于获取的气体流量，计算生产不同品规带钢时的吨钢燃耗成本；
吨钢能耗成本预测模块，用于基于吨钢耗电量计算模块得出的吨钢耗电量和吨钢燃耗成本计算模块得出的吨钢燃耗成本预测各品规带钢的吨钢能耗成本。
进一步地，主动辊的相关参数包括主动辊半径和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值；
所述吨钢耗电量计算模块具体用于：
根据获取的主动辊半径R和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值v，通过下式，计算电机角速度ω：
Figure BDA0003469062410000031
根据获取的主动辊半径R和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值v，通过下式，计算电机输出扭矩T：
Figure BDA0003469062410000032
其中，i为电机与主动辊间的传动比，P为电机功率；
通过下式，计算生产不同品规带钢时炉区整体的吨钢耗电量Qe：
Figure BDA0003469062410000033
其中，t1、t2分别为带钢经过各主动辊的开始时间及结束时间，M为带钢质量，其单位为吨，t为经过时间的自变量。
进一步地，炉区各工作段包括开卷机、卷取机、平整机、出入口活套、清洗段、炉区预热段、加热段、均热段、缓冷段、快冷段、过时效段、终冷段以及淬水冷却段；
所述气体流量包括氢气总管道流量、氮气总管道流量以及混合煤气总管道流量；其中，所述混合煤气总管道流量指的是加热段及均热段的混合煤气流量qm；所述氢气总管道流量指的是从预热段至终冷段各段的氢气流量qh；所述氮气总管道流量指的是从预热段至终冷段各段的氮气流量qn。
进一步地，所述吨钢燃耗成本计算模块具体用于：
通过下式，计算生产不同品规带钢时的吨钢燃耗成本：
Figure BDA0003469062410000041
其中，W燃为吨钢燃耗成本，wh为氢气单价，wn为氮气单价，wm为混合煤气单价，M为带钢质量，其单位为吨。
进一步地，所述吨钢能耗成本预测模块具体用于：
通过下式，预测各品规带钢的吨钢能耗成本W总：
W总＝Qewe+W燃
其中，Qe为吨钢耗电量，we为电单价，W燃为吨钢燃耗成本。
再一方面，本发明还提供了一种电子设备，其包括处理器和存储器；其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现上述方法。
又一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现上述方法。
本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本发明通过获取生产不同品规带钢时炉区各工作段中主动辊的相关参数，以及单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间，计算生产不同品规带钢时炉区整体的吨钢耗电量；获取生产过程中生产不同品规带钢时的气体流量，计算生产不同品规带钢时的吨钢燃耗成本；基于所获得的吨钢耗电量和吨钢燃耗成本，预测各品规带钢的吨钢能耗成本。从而可以提前预测连退排产计划中所需的能耗成本，对于钢铁企业合理安排生产计划、节省成本具有重大的意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的连退炉区吨钢能耗成本预测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
第一实施例
本实施例提供了一种连退炉区吨钢能耗成本预测方法，该方法可以由电子设备实现，该方法的执行流程如图1所示，包括以下步骤：
S1，获取生产过程中生产不同品规带钢时炉区各工作段中主动辊的相关参数，以及单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间；
具体地，在本实施例中，上述S1的实现过程如下：
从数据库中获取生产过程中炉区各工作段中主动辊的相关参数；其中，主动辊的相关参数包括主动辊半径和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值；炉区各工作段具体包括开卷机、卷取机、平整机、出入口活套、清洗段、炉区预热段、加热段、均热段、缓冷段、快冷段、过时效段、终冷段及淬水冷却段。
在带钢上设置微跟踪点，通过提取带钢上微跟踪点的时刻数据，从而根据带钢上的微跟踪点来确定单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间。
S2，基于获取的主动辊的相关参数和单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间，计算生产不同品规带钢时炉区整体的吨钢耗电量；
具体地，在本实施例中，上述S2的实现过程如下：
根据获取的主动辊半径和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值，通过下式，计算电机角速度ω：
Figure BDA0003469062410000051
其中，i为电机与主动辊间的传动比；v为主动辊线速度；R为主动辊半径。
根据获取的主动辊半径和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值，通过下式，计算电机输出扭矩T：
Figure BDA0003469062410000052
其中，v为主动辊线速度；R为主动辊半径；P为电机功率。
连退炉区的吨钢电耗Qe为上述各工作段吨钢电耗的总和，可表示为：
Figure BDA0003469062410000061
其中，t1、t2分别为带钢经过各主动辊的开始时间及结束时间，M为带钢质量，其单位为吨，t为经过时间的自变量。
S3，获取生产过程中生产不同品规带钢时的各工作段中的气体流量；
具体地，在本实施例中，气体流量具体指氢气总管道流量qh、氮气总管道流量qn以及混合煤气总管道流量qm。其中，混合煤气总管道流量主要包括加热段及均热段流量；氢气、氮气总管道流量包括从预热段至终冷段各段流量。
根据带钢表面微跟踪点确定带钢经过加热段和均热段的开始时间ts与结束时间te1，以及带钢完全通过终冷段的结束时间te2。根据上述各时刻，从数据库中获取该段时间内的qh、qn、qm的实际值。
S4，基于获取的气体流量，计算生产不同品规带钢时的吨钢燃耗成本；
具体地，在本实施例中，连退炉区吨钢燃耗成本W燃表示为：
Figure BDA0003469062410000062
其中，qh为氢气管道总流量；qn为氮气管道总流量；qm为混合煤气管道总流量；wh为氢气单价；wn为氮气单价；wm为混合煤气单价；M为带钢质量，其单位为吨。
S5，基于吨钢耗电量和吨钢燃耗成本，预测各品规带钢的吨钢能耗成本。具体地，在本实施例中，带钢吨钢能耗成本W总表示为：
W总＝Qewe+W燃
其中，Qe为吨钢耗电量，we为电单价，W燃为吨钢燃耗成本。
下面，以某2130mm连续退火生产线为例，根据该生产线历史生产数据，对该厂生产的10种品规带钢的能耗成本进行预测。带钢品规如表1所示。
表1带钢钢种及规格
Figure BDA0003469062410000063
Figure BDA0003469062410000071
根据上述方法，计算该10种品规带钢的能耗成本预测值。
某钢厂将本实施例的连退炉区吨钢能耗成本预测方法应用于现场实际生产后，对连退生产历史数据中各品规带钢吨钢能耗成本进行了预测，根据结果合理调整连退排产计划、错峰生产，有效地降低了生产成本，提升了钢厂效益。
第二实施例
本实施例提供了一种连退炉区吨钢能耗成本预测装置，包括以下模块：
吨钢耗电量计算模块，用于获取生产过程中生产不同品规带钢时炉区各工作段中主动辊的相关参数，以及单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间；基于获取的主动辊的相关参数和单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间，计算生产不同品规带钢时炉区整体的吨钢耗电量；
吨钢燃耗成本计算模块，用于获取生产过程中生产不同品规带钢时的各工作段中的气体流量；基于获取的气体流量，计算生产不同品规带钢时的吨钢燃耗成本；
吨钢能耗成本预测模块，用于基于吨钢耗电量计算模块得出的吨钢耗电量和吨钢燃耗成本计算模块得出的吨钢燃耗成本预测各品规带钢的吨钢能耗成本。
本实施例的连退炉区吨钢能耗成本预测装置与上述第一实施例的连退炉区吨钢能耗成本预测方法相对应；其中，本实施例的连退炉区吨钢能耗成本预测装置中的各功能模块所实现的功能与上述第一实施例的连退炉区吨钢能耗成本预测方法中的各流程步骤一一对应；故，在此不再赘述。
第三实施例
本实施例提供一种电子设备，其包括处理器和存储器；其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行，以实现第一实施例的方法。
该电子设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，CPU)和一个或一个以上的存储器，其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行上述方法。
第四实施例
本实施例提供一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行，以实现上述第一实施例的方法。其中，该计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。其内存储的指令可由终端中的处理器加载并执行上述方法。
此外，需要说明的是，本发明可提供为方法、装置或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
最后需要说明的是，以上所述是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种连退炉区吨钢能耗成本预测方法，其特征在于，包括：
获取生产过程中生产不同品规带钢时炉区各工作段中主动辊的相关参数，以及单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间；
基于获取的主动辊的相关参数和单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间，计算生产不同品规带钢时炉区整体的吨钢耗电量；
获取生产过程中生产不同品规带钢时的各工作段中的气体流量；
基于获取的气体流量，计算生产不同品规带钢时的吨钢燃耗成本；
基于获得的吨钢耗电量和吨钢燃耗成本，预测各品规带钢的吨钢能耗成本。
2.如权利要求1所述的连退炉区吨钢能耗成本预测方法，其特征在于，主动辊的相关参数包括主动辊半径和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值；
所述基于获取的主动辊的相关参数和单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间，计算生产不同品规带钢时炉区整体的吨钢耗电量，包括：
根据获取的主动辊半径R和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值v，通过下式，计算电机角速度ω：
Figure FDA0003469062400000011
根据获取的主动辊半径R和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值v，通过下式，计算电机输出扭矩T：
Figure FDA0003469062400000012
其中，i为电机与主动辊间的传动比，P为电机功率；
通过下式，计算生产不同品规带钢时炉区整体的吨钢耗电量Qe：
Figure FDA0003469062400000013
其中，t1、t2分别为带钢经过各主动辊的开始时间及结束时间，M为带钢质量，其单位为吨，t为经过时间的自变量。
3.如权利要求1所述的连退炉区吨钢能耗成本预测方法，其特征在于，炉区各工作段包括开卷机、卷取机、平整机、出入口活套、清洗段、炉区预热段、加热段、均热段、缓冷段、快冷段、过时效段、终冷段以及淬水冷却段；
所述气体流量包括氢气总管道流量、氮气总管道流量以及混合煤气总管道流量；其中，所述混合煤气总管道流量指的是加热段及均热段的混合煤气流量qm；所述氢气总管道流量指的是从预热段至终冷段各段的氢气流量qh；所述氮气总管道流量指的是从预热段至终冷段各段的氮气流量qn。
4.如权利要求3所述的连退炉区吨钢能耗成本预测方法，其特征在于，所述基于获取的气体流量，计算生产不同品规带钢时的吨钢燃耗成本，包括：
通过下式，计算生产不同品规带钢时的吨钢燃耗成本：
Figure FDA0003469062400000021
其中，W燃为吨钢燃耗成本，wh为氢气单价，wn为氮气单价，wm为混合煤气单价，M为带钢质量，其单位为吨。
5.如权利要求1所述的连退炉区吨钢能耗成本预测方法，其特征在于，基于获得的吨钢耗电量和吨钢燃耗成本，预测各品规带钢的吨钢能耗成本，包括：
通过下式，预测各品规带钢的吨钢能耗成本W总：
W总＝Qewe+W燃
其中，Qe为吨钢耗电量，we为电单价，W燃为吨钢燃耗成本。
6.一种连退炉区吨钢能耗成本预测装置，其特征在于，包括：
吨钢耗电量计算模块，用于获取生产过程中生产不同品规带钢时炉区各工作段中主动辊的相关参数，以及单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间；基于获取的主动辊的相关参数和单卷带钢全长经过各主动辊的开始时间与结束时间，计算生产不同品规带钢时炉区整体的吨钢耗电量；
吨钢燃耗成本计算模块，用于获取生产过程中生产不同品规带钢时的各工作段中的气体流量；基于获取的气体流量，计算生产不同品规带钢时的吨钢燃耗成本；
吨钢能耗成本预测模块，用于基于吨钢耗电量计算模块得出的吨钢耗电量和吨钢燃耗成本计算模块得出的吨钢燃耗成本预测各品规带钢的吨钢能耗成本。
7.如权利要求6所述的连退炉区吨钢能耗成本预测装置，其特征在于，主动辊的相关参数包括主动辊半径和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值；
所述吨钢耗电量计算模块具体用于：
根据获取的主动辊半径R和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值v，通过下式，计算电机角速度ω：
Figure FDA0003469062400000022
根据获取的主动辊半径R和生产不同品规带钢时的主动辊线速度值v，通过下式，计算电机输出扭矩T：
Figure FDA0003469062400000031
其中，i为电机与主动辊间的传动比，P为电机功率；
通过下式，计算生产不同品规带钢时炉区整体的吨钢耗电量Qe：
Figure FDA0003469062400000032
其中，t1、t2分别为带钢经过各主动辊的开始时间及结束时间，M为带钢质量，其单位为吨，t为经过时间的自变量。
8.如权利要求6所述的连退炉区吨钢能耗成本预测装置，其特征在于，炉区各工作段包括开卷机、卷取机、平整机、出入口活套、清洗段、炉区预热段、加热段、均热段、缓冷段、快冷段、过时效段、终冷段以及淬水冷却段；
所述气体流量包括氢气总管道流量、氮气总管道流量以及混合煤气总管道流量；其中，所述混合煤气总管道流量指的是加热段及均热段的混合煤气流量qm；所述氢气总管道流量指的是从预热段至终冷段各段的氢气流量qh；所述氮气总管道流量指的是从预热段至终冷段各段的氮气流量qn。
9.如权利要求8所述的连退炉区吨钢能耗成本预测装置，其特征在于，所述吨钢燃耗成本计算模块具体用于：
通过下式，计算生产不同品规带钢时的吨钢燃耗成本：
Figure FDA0003469062400000033
其中，W燃为吨钢燃耗成本，wh为氢气单价，wn为氮气单价，wm为混合煤气单价，M为带钢质量，其单位为吨。
10.如权利要求6所述的连退炉区吨钢能耗成本预测装置，其特征在于，所述吨钢能耗成本预测模块具体用于：
通过下式，预测各品规带钢的吨钢能耗成本W总：
W总＝Qewe+W燃
其中，Qe为吨钢耗电量，we为电单价，W燃为吨钢燃耗成本。
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