一种铝合金熔铸配料系统技术方案

本发明专利技术公开一种铝合金熔铸配料系统，包括配料目标决策层，用于提供铝熔铸配料生产线中的铝合金配料标准；熔铸配料优化层，在铝合金配料标准的约束基础上，提供满足质量指标的最优原料初始配比和成分调整配比方案；智能料仓执行层，根据熔铸配料优化层提供的配料数据，自动识别下料数据到投料明细，完成料仓下料称重任务。本发明专利技术优化了传统铝合金熔铸配料方法，为企业提供快速、高效、优质的铝合金产品配料方案。

A batching system for aluminum alloy casting

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金熔铸配料系统
本专利技术涉及铝合金熔铸
，特别是涉及一种铝合金熔铸配料系统。
技术介绍
铝合金熔铸作为铝合金材料生产制造的第一道工序，为后续工序，如挤压、轧制、锻造，提供原料。在铝合金铸锭产品上，不仅铸锭的尺寸、外形要满足不同厂家后续加工工序以及产品质量规范的要求，更重要的是铸锭的内部质量及其性能要满足不同厂家的要求。铸锭内部质量及其性能的保证主要取决于熔体内的含气量与含渣量、杂质的含量以及晶粒细化的程度，其质量与性能的不足是后续工序难以补救的，也会影响产品的成品率以及使用效果；而其内部的缺陷在加工过程中暴露越晚，所占用生产设备的时间就越长，延长产品交付时间周期，提高生产成本。想要尽可能发挥铝合金材料的潜力，获得低成本、高性能、高质量的铝合金铸锭，就要将重点放在铸锭的生产与质量控制上，熔铸过程中的质量控制既取决于熔铸工艺与熔铸设备，也取决于原材料的选取与配料得出的方案。铝合金熔铸过程智能配料方法的研究是为生产低成本、高质量铸锭而生。早期铝合金产品因配料比不确定，冶炼质量不合格而反复熔炼，导致熔炼时间过长，生产成本增大，限制了企业效益提高。想在最短的时间配出高质产品从而提高效益，这就只能使用有限的原材料种类并且对配料专家的经验要求更加苛刻。铝合金锭的主要原材料(废杂铝)品种总要有所变化，专家的经验如果不能保留、配方如果不能加以改进，那么将会对铝合金产品的质量及厂家效益造成严重影响。铝合金熔铸传统配料方法存在的下问题：1)大数据铝合金熔铸车间目前生产的产品种类有三十多种，按照所用原材料的不同可分为两大类：纯铝系列和再生铝系列。而且再生铝系列的铝材的种类繁多，按生产工艺可分为：变形类铝合金、铸造类铝合金、锻造类铝合金、电线电缆等。近百种的原材料，每种原材料都有20多种成分。不同厂家的同类型再生铝，其成分含量可能不同。2)多目标出炉的铝合金锭也是由很多成分组成的，对每种成分都有最大值、最小值、检查标准等限定范围。要求产品的化学成分合格：包括主要合金成分和杂质成分含量；想要成本最低：包括所用原料的自身价格和熔炼过程的成本；希望熔炼任务最小：如造渣次数和类别最少，添加其他辅助材料最少等。3)多因素交叉与熔炼过程中各个成分变化在熔炼的过程中，一种成分存在于多种物料中，为了配一个成分的目标含量，可能带入了需要减少的另一个成分，于是又需要核算其他代入成分的含量是否合格；各成分有的是烧损，有的是增加，变化量随加入方式和加入时间而变。比如想提高铝硅比，方法分为增加铝成分的含量和减少硅成分的含量，铝成分的增加引发碱比降低，硅成分的减少造成钙硅比提升。铝合金熔铸配比具备多变量、化学成分复杂、波动量大、强耦合、非线性等特点。各原材料的配比由配料技术人员根据原铝、废杂铝通过质检仪器得到的成分检测数据，配料技术人员长时间的配料经验以及各种原材料的质量数据确定，由于产品及原料种类繁多，废杂铝的成分不确定性和批料的成分波动，及熔炼过程的金属成分“烧损”，使得人工确定铝合金熔铸过程配比方案的准确性低、工作量扩大，造成成品性能质量的波动[。因此，如何解决传统配料方法存在的大数据、多目标、多因素交叉与熔炼过程中各个成分变化问题，解放人的脑力劳动，让配料专家将更多的精力放在如何配出高质量的产品上，是必须解决的问题。另外，目前铝合金熔铸行业在配料上虽设有专人进行配料，但多数企业仍使用传统的配料方法进行计算，这种计算方式的缺点在于配料计算的时间长，准确度低；再者，有可能会与配料审核员的计算结果差异过大，需要复核，这使得配料工作效率降低，延长了产品的生产周期，且传统配料通过叉车过秤方式计算料重不准确。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种铝合金熔铸配料系统。为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：一种铝合金熔铸配料系统，包括：配料目标决策层,用于根据建立的铝合金熔铸配料知识库，结合铝合金熔铸配料推理规则集与专家规则进行推理，给出铝熔铸配料生产线中的铝合金配料标准；多目标配料优化层，用于在上述铝合金配料标准的约束基础上，通过建立的多目标优化配比模型，给出满足质量指标的最优原料初始配比和成分调整配比方案；智能料仓执行层，用于根据上述的最优原料初始配比和成分调整配比方案，自动控制下料，完成料仓下料称重。本专利技术的提出，基于铝合金熔铸生产线的特点及需求、产品的化学成分、力学性能等技术要求、原材料的使用性能、熔炉组状况等情形，并结合实际生产中的限制条件，将产品性能及其成分要求和原材料成本作为衡量配料质量的重要指标，从而优化了传统铝合金熔铸配料方法，能为企业提供快速、高效、优质的铝合金产品配料方案。附图说明图1为本专利技术提出的铝合金熔铸配料系统的原理图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参见图1所示，本专利技术提出的铝合金熔铸配料系统，涉及三层结构：第一层为基于专家规则库的配料目标决策层，即建立基于产品工艺性能、力学性能和理化性能优化的铝合金熔铸配料知识库，并结合推理规则集与专家规进行模糊推理，进而得出铝熔铸配料生产线中的铝合金配料标准，也是优化约束条件；第二层为基于多目标的熔铸配料优化层，即在上述提出的约束条件基础上，建立以成本最优作为铝合金熔铸配料的目标函数，并研究以产品成分合格、原材料使用限制与炉组容量作为约束条件的基于线性规划的多目标优化配比模型；进而获得满足质量指标的最优原料初始配比和成分调整配比方案；第三层为自动识别的智能料仓执行层，在配料方案发布后，系统自动识别料仓，发布料仓任务到料仓控制柜的触摸屏上，自动下料后，自动识别下料数据到投料明细，从而完成料仓下料称重任务。具体实施时，在配料目标决策层，先进行产品的内在要求分析，得到产品需要达到的工艺性能、力学性能和理化性能最优所需要的铝合金物料成分，接着基于铝合金熔炼过程的工艺特点和长期在配料中积累的经验知识，根据产品的性能指标、成分指标结合配料过程中的历史配料数据来构建铝合金熔铸配料知识库。之后，通过铝合金熔铸配料知识库的建立，结合规则集与专家规则进行模糊推理，即可快速得到铝合金产品配料目标，也是优化约束条件。在多目标配料优化层，实际上是根据配料目标决策层得到的铝合金产品配料目标以及综合数据库中的实例进行匹配以缩小产品主要成分的控制范围。建立以成本最优作为铝合金熔铸配料的目标函数，得到以成分合格、原材料使用限制与炉组容量作为约束条件的铝合金熔铸配比模型；然后基于此配比模型进行优化，得到满足产品性能指标的最优原材料配比和成分含量值。铝合金熔铸智能投料系统作为智能配料系统的执行层，自动识别配料卡中的料仓任务，并派发给智能料仓。料仓可根据料仓当前情况选择料仓任务，分批下料，配料系统自动识别料仓完成任务信号，对实际下料量进行采集，显示在炉前投料明细中。以下，对上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金熔铸配料系统，其特征在于，包括：/n配料目标决策层,用于根据建立的铝合金熔铸配料知识库，结合铝合金熔铸配料推理规则集与专家规则进行推理，给出铝熔铸配料生产线中的铝合金配料标准；/n多目标配料优化层，用于在上述铝合金配料标准的约束基础上，通过建立的多目标优化配比模型，给出满足质量指标的最优原料初始配比和成分调整配比方案；/n智能料仓执行层，用于根据上述的最优原料初始配比和成分调整配比方案，自动控制下料，完成料仓下料称重。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝合金熔铸配料系统，其特征在于，包括：
配料目标决策层,用于根据建立的铝合金熔铸配料知识库，结合铝合金熔铸配料推理规则集与专家规则进行推理，给出铝熔铸配料生产线中的铝合金配料标准；
多目标配料优化层，用于在上述铝合金配料标准的约束基础上，通过建立的多目标优化配比模型，给出满足质量指标的最优原料初始配比和成分调整配比方案；
智能料仓执行层，用于根据上述的最优原料初始配比和成分调整配比方案，自动控制下料，完成料仓下料称重。


2.根据权利要求1所述铝合金熔铸配料系统，其特征在于，所述铝合金熔铸配料知识库基于产品工艺性能、力学性能和理化性能优化建立，是基于铝合金熔炼过程的工艺特点和配料中积累的经验知识，根据产品的性能指标、成分指标结合配料过程中的历史数据来构建。


3.根据权利要求1所述铝合金熔铸配料系统，其特征在于，所述铝合金熔铸配料推理规则集包括：
配料目标类规则集，存放基于配料目标以及产品性能特点的规则，按照产品类别划分，用于根据配料目标以及产品性能特点调整当前配料成分控制标准的范围；
历史配料经验类规则集，存放基于产品历史配料目标以及产品性能特点的规则，用于根据同类产品历史配料卡中的成分控制标准并结合产品性能特点，调整当前配料成分控制标准的范围；
历史生产过程参数影响类规则集，存储由上一炉的残留铝液质检结果对成分的影响，生产经验所得成分...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏畅，孙勇，苏子宁，凌云汉，袁超，
申请(专利权)人：北京机电研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11