炼钢生产工艺中的板坯组炉方法及装置制造方法及图纸

一种炼钢生产工艺中的板坯组炉方法，包括如下步骤：建立本地数据库，进行合同数据收池；按出钢记号分组，同一组内的板坯进行宽度变换；确定板坯所选宽度与余材、最后宽度总个数、板坯使用最大宽度的映射关系；对每个映射关系获得函数表达；使用双层结构的遗传编码方式对函数进行优化，确定待组炉板坯的优化宽度；根据确定的板坯宽度组炉。根据该方法组炉后，使余材减少，库存降低，进而降低成本，同时使产能得到提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金自动化领域，更具体地说，涉及到一种基于双层编码遗传算法的炼钢生产工艺中的板坯定宽组炉方法及装置。
技术介绍
在钢铁生产中，炼钢、连铸是两个紧密配套的环节。当用户合同订单到来后，经过质量设计和生产设计，合同转变为一块块虚拟板坯，炼钢时就是把板坯组合在一起以炉为单位进行冶炼，最后进入连铸机进行浇铸。炼钢组炉时考虑的是把出钢记号相同及宽度相同的板坯组成一炉，不满一炉仍按一炉生产，多余的部分为余材。因为板坯的宽度是个范围，因此如何确定板坯的宽度并使得组炉后的余材最少、尽可能使用最大宽度来提高产能是件很有意义的事情。目前炼钢组炉是以组矩表的形式来进行的，即把板坯按最小宽度归并，然后计划员在计算机的辅助下手工组炉。由于板坯是按最小宽度归并，并没有进行任何优化，所以组炉后的宽度个数可能很多，余材也会很多，而且也不是尽可能按最大宽度来生产，这将直接影响后面的连铸过程和产能发挥。公开号为CN1792501的中国专利技术专利申请，公开了一种炼钢连铸生产工艺中的组连浇批次方法。该方法是炼钢-连铸计划中的第二步骤，即组CAST-LOT(连浇批次)。公开号为CN1775422的中国专利技术专利申请，公开了一种炼钢连铸生产工艺中的组中间包方法。该方法是炼钢-连铸计划中的第三步骤，即组中间包部分。公开号为CN1775416的中国专利技术专利申请，公开了一种炼钢连铸生产工艺中的出钢计划排程方法。该方法是炼钢连铸计划的最后步骤部分，即铸机分配部分。-->公开号为JP09-094646的日本专利技术专利申请，公开了一种连续浇铸中控制板坯切割的方法。该方法是在连续浇铸板坯时，怎样选择合同量进行切割，使减少浪费，它使用了遗传算法来确定一个具体的板坯长度，通过最佳的合同量来控制切割点。上述几个专利技术是炼钢生产中组炉后的后续步骤。在连续浇铸中，组炉方法所涉及的设备及其工作情况如下所述。转炉：炉体可转动，用于吹炼钢的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备。转炉有最大容量限制，冶炼时钢水不得超过其最大容量。宝钢分公司使用的转炉容量大部分为300吨，也有250吨的电炉，不锈钢的转炉则为150吨。连铸机：钢水连续通过中间包(一种大型漏斗装置)流入水冷铜板构成的结晶器形成坯壳，然后被拖往由一系列辊子组成的通道，同时用细密的水雾对铸坯进行喷淋冷却，直到铸坯完全凝固成板坯的过程就叫连铸。而这一系列的设备及装置就是连铸机，在浇铸时连铸机的宽度是可以调节的，通常只能从宽到窄调，最小调宽量为50毫米，最大调宽量为100毫米，反调或超过调宽量的话很容易导致漏钢，一般板坯连铸机的最小浇铸宽度为900，最大浇铸宽度为1450，这样整个连铸机的可用宽度为12个：900，950，1000，1050，1100，1150，1200，1250，1300，1350，1400，1450。出钢记号：是一组表示产品工艺规程和技术规程名称的代码，表示该炉钢和钢锭所要具体的产品工艺规程和技术规程规定的质量要求，它表征了一类产品的成分和性能。侧压量：浇铸好的板坯在进行热轧时，两侧有侧压辊对其进行压挤使其在热轧出口时的宽度符合合同交货的要求，因此合同在质量和生产设计时，考虑这个侧压量，其浇铸宽度范围会扩大，这样就会使得板坯在浇铸时比较容易组合。材料设计：就是按照生产工艺要求，把合同变成一块块的虚拟板坯。合同组矩表：把合同按最小宽度归并的一张矩阵统计表，“行”为不同出钢记号，“列”为12个浇铸宽度，以表示不同出钢记号的合同在各-->个宽度里的分布情况，便于计划员掌握合同的结构，编制出比较合理的炼钢—连铸计划。组炉：炼钢时是把相同出钢记号即成分相同的钢水倒入转炉中一炉炉冶炼的，但炼钢结束后马上就要进行浇铸，因此转炉里虽然还是钢水，但其实已经是一块块的虚拟板坯，只要一经浇铸就变成实物板坯。因此合同在材料设计变成虚拟板坯后，就需要如何把它们组合在一个转炉里进行炼钢。炼钢时对板坯的要求是出钢记号相同，连铸时对板坯的要求是宽度从宽到窄排列，所以组炉问题就是将出钢记号相同及规格相近的板坯组成一炉进行炼钢。余材：转炉是有固定容量的，为了不浪费产能，每炉都按其标准容量进行生产，如果合同比较少，够不成一炉钢水，仍按一炉钢进行冶炼，多余的钢水浇铸出来的板坯就变成了无合同可交付的无委托材，也称余材，余材太多的话会浪费材料，积压库存，增加成本。目前钢铁企业的炼钢—连铸计划是基于人工计划编制，通常的流程是，首先要把所有合同(可有七、八百个合同)打印成报表，然后花费数小时的时间来查阅每个合同的详细信息，研究各个合同之间的相互关系，以便在编制计划时能从宏观上进行把握，使其能满足各个后道工序的物流需求，又满足各个工序的工艺要求，同时充分发挥各个工序的产能；然后在具体编制计划时，借助合同组矩表和合同基本信息表，在操作终端上编制炼钢连铸计划。这样的人工编制计划过程，就使得计划员要耗费很大精力投入到报表查阅上，由于水平和习惯的差异，编制的计划也有好有坏。详细过程如下：1)打印所有合同信息报表，分析合同的紧急情况、流向、工艺要求；2)建立合同数据池，并把合同变为虚拟板坯材料；3)生成合同组矩表，分析合同的宽度分布情况；4)根据炼钢和连铸规程，设定出钢记号、板坯的宽度、炉数等；5)根据设定值生成一炉或多炉的转炉炼钢计划。传统的连铸计划编制方法主要依靠人的大脑进行思考，计算机系统只是提供了一个操作的界面，把人考虑后的结果输入系统得到一个人已经能够预见到的结果，几乎所有的步骤是有人工决定的。-->目前炼钢组炉是以组矩表的形式来进行的，即把板坯按最小宽度归并，然后计划员在计算机的辅助下手工组炉。由于板坯是按最小宽度归并，并没有进行任何优化，所以组炉后的宽度个数可能很多，余材也会很多，而且也不是尽可能按最大宽度来生产，这将直接影响后面的连铸过程和产能发挥，而且所选择的合同和决定的宽度并不一定是最优的。如前所述，板坯连铸机可用12种宽度进行浇铸，不同的合同有不同的宽度浇铸范围，因此合同经过材料设计变成虚拟板坯后，其浇铸宽度也是个范围，因此如何确定板坯的宽度并使得组炉后的余材最少、尽可能使用最大宽度来提高产能是件很有意义的事情。现有技术中目前仍然完全靠人工进行组炉，并且是以合同的最小宽度生成组矩表，因此人工组炉的时候不但没有对宽度进行优化，而且板坯的宽度也没有发挥到最大，还有一个最大的缺点就是人工组炉后余材太多。
技术实现思路
组炉的主要问题就是给每块板坯确定一个宽度，然后把该宽度内的所有板坯按转炉容量组成一炉钢进行冶炼，不够一炉的仍按一炉生产，多余的板坯按余材处理。组炉的主要目标就是组炉后宽度个数尽量少，同时余材又最少，而且每块板坯尽量按最大宽度生产。本专利技术旨在提供一种新型的计算机辅助的炼钢生产工艺中的的组炉方法及系统，针对目前人工炼钢组炉时按最小宽度归并的情况，提出了从板坯可选浇铸宽度中选择最优宽度的方法，这样就使炼钢组炉时的余材大大减少，最大宽度使用率提高，充分的发挥连铸产能，降低成本。本专利技术通过以下技术方案解决了上述问题。本专利技术的炼钢生产工艺中的板坯组炉方法，包括如下步骤：(1)建立本地数据库，进行合同数据收池；(2)按出钢记号分组，同一组内的板坯进行宽度变换；(3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炼钢生产工艺中的板坯组炉方法，包括如下步骤：　（１）建立本地数据库，进行合同数据收池；　（２）按出钢记号分组，同一组内的板坯进行宽度变换；　（３）确定板坯所选宽度与余材、最后宽度总个数、板坯使用最大宽度的映射关系；　（４）对每个映射关系获得函数表达；　（５）使用双层结构的遗传编码方式对函数进行优化，确定待组炉板坯的优化宽度；　（６）根据确定的优化宽度组炉。

【技术特征摘要】
1.一种炼钢生产工艺中的板坯组炉方法，包括如下步骤：(1)建立本地数据库，进行合同数据收池；(2)按出钢记号分组，同一组内的板坯进行宽度变换；(3)确定板坯所选宽度与余材、最后宽度总个数、板坯使用最大宽度的映射关系；(4)对每个映射关系获得函数表达；(5)使用双层结构的遗传编码方式对函数进行优化，确定待组炉板坯的优化宽度；(6)根据确定的优化宽度组炉。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的本地数据库中的每一个条目包括：板坯号、板坯最小宽度、板坯最大宽度、板坯重量、出钢记号。3.根据权利要求所述的方法，其特征在于，所述的双层结构的遗传编码方式进行优化包括：a)构造双层编码染色体；b)染色体组成原始种群，并进行随机初始化；c)计算个体适应度，保存最优染色体；d)通过交叉操作选择优良个体进行交叉遗传，通过编码修正，修正不合法编码，使其合法化；e)通过变异产生后代个体，替换原始种群进行更新；f)重新计算新种群的个体适应度，保存最优染色体，更新全局最优染色体；g)判断迭代次数是否达到预定次数，如果“是”则停止算法，输出最优染色体，如果“否”则转步骤e)重复迭代；h)对最优染色体进行解码，得到每块板坯的宽度确定方案。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的交叉操作在双层编码结构的第一层进行双切点交叉；所述的变异操作在双层编码结构的第二层进行突变法变异操作。5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，用于板坯连铸。6.根据权利要求5所述的方法，包括如下步骤：(1)建立本地数据库，进行合同数据收池；(2)按出钢记号分组，同一组内的板坯进行宽度变换；(3)确定板坯所选宽度与余材、最后宽度总个数、板坯使用最大宽度的映射关系；(4)对每个映射关系获得函数表达；通过双层编码方式构造双层编码染色体，第一层的位数是连铸机的宽度可用数，第二层的位数等于板坯数，形成矩阵；(5)产生若干染色体组成原始种群，并进行随机初始化；(6)计算个体适应度，保存最优染色体，最大宽度权重u+最少余材权重v+宽度最少权重w＝1；(7)按照一定的概率通过交叉操作选择优良个体进行交...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜斌，易剑，林云，黄可为，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]