点此下载——依托MES系统实现连铸-热连轧高效衔接

依托MES系统实现连铸-热连轧高效衔接

刘毅斌

(新余钢铁股份有限公司，江西新余338001)

摘要：本文作者通过热轧卷板生产线板坯热装热送的攻关实践，利用已有的MES系统快速、准确、灵活的特点，完善系统功能，帮助固化管理成果与业务流程。介绍了依托MES系统实现热装热送高效衔接的一些作法和经验，以期和同行交流提高MES系统的应用水平和领域。

关键词：MES系统；连铸-热连轧；热装热送

1  前言

连铸坯热送热装工艺具有降低能源消耗、减少钢坯氧化烧损等诸多优点，在节能减排要求日益提高的今天，该工艺也成为几乎所有钢厂竞相追逐的目标。

按照温度的高低，连铸坯热送轧制工艺可分为三种情况^[1]。

(1)热装轧制CC-HCR：将经过(或不经过)表面处理的热板坯经过保温在大约400℃～700℃装入加热炉。

(2)直接热装轧制CC-DHCR：按照和连铸同一序号，将经过(或不经过)表面处理的热板坯在大约700℃～1000℃装入加热炉。

(3)直接轧制CC-DR：将与连铸同一序号、的热板坯不经加热炉，仅采用边角补偿加热，在约1100℃条件下直接轧制。

为实现较高的热装水平，取得良好的综合效益，连铸坯热送热装在生产技术管理上至少有四个主要问题：

(1)须建立一套符合连铸板坯温降特点的生产计划、执行管理模式。

(2)须建立一套符合连铸坯热送热装工艺的铸坯检验制度和信息传递渠道。

(3)须建立一套适应连铸坯热送热装异常事件的应急机制。

(4)须建立一套符合热装率、热装温度控制水平的评价分析系统。

2 MES系统解决方案

热装热送是一项时效性很强的工作，而且不可能由一个工序解决，只能是“上下工序+业务流程”全程配合才能完成。也就是说需要在钢、轧衔接的机制上建立热装热送的管理框架与制度规范，利用MES系统的高效灵活、反应敏捷的特点，并通过MES系统，对一些行之有效的管理制度通过流程化管理，进行成果固化，落到实处，以确保执行效果。这就需要在MES系统中实现和解决四个方面的问题。

2．1优化生产计划；全程灵活高效

冶―铸―轧生产计划一体化编制，是实现高热装热送比的关键，目的就是实现炼钢工序与热轧工序之间生产计划协调优化，其内容非常复杂，具体包括：生产合同计划组合、作业计划编制和动态调度等不同层次的优化问题。其中包括了“炼钢―连铸”和“连铸―轧制”两个过程，炼钢―连铸的约束条件在于钢种基本一致、坯料断面相同；连铸―轧制的约束条件在于钢种(硬度)、厚度必须是钢种变化和厚度变化平稳。大致过程为：计划模块根据所有订单的交货期的要求，确定订单的生产排序，进行相应订单的坯料设计，计划模块按照坯料设计指定的最迟送料时间，进行从中间到上下游的计划编制。最终形成炉次作业、连铸作业和轧制作业协调一致的生产计划。同时，将一体化生产计划结果向订单管理及进程控制模块反馈，满足日生产主计划滚动的数据需求。

从具体细节上来说，一方面要照顾浇次计划的批量与轧制计划中同板坯需求的量基本一致，另一方面要尽量使轧制计划中的同宽度板坯集中在一个轧制单元中的主体材部分(这一点对于炼钢的要求很高)。在MES系统中此时一体化计划编制的要点是以合同为主线，贯穿炼钢、连铸、热轧整个生产过程，使热轧计划和炼钢计划紧密结合。同时以虚拟板坯和实际板坯为对象进行轧制计划的编制。并以此为出发点，反复进行浇铸计划与轧制计划的匹配及出钢计划与浇铸计划的匹配，不断自动进行轧制规程、开浇、连浇规程、组炉、组浇规程等各种规程的检查，使出钢、浇铸、轧制三个计划同时一次编成，兼顾“时间流、温度流、物流”的变化^[2]，使钢水、板坯、钢卷的生产在计划时间上紧密衔接，以保证物流畅通，同时在连铸、板坯库、加热炉区域的一、二级自动化系统的配合下，MES系统提供板坯直接热送热装作业和其它物流操作的功能

2．2快检快判快送；信息共享互通

MES系统中，板坯后续入炉的前提条件是，必须保证热装热送板坯信息的及时传递，一方面杜绝因为MES数据处理不及时导致的延迟损失，另一方面要确保同一轧制单元的板坯数据能够提前下发至轧制L2系统，让L2的模型有充分的轧制模型计算时间。板坯在实物产生后，MES系统综合检化验系统、板坯测长、测宽、称重数据、以及人工的检验信息，交付判定，炼钢质检站确认化学成分、块数、重量、尺寸、外观状态等情况后，系统信息快速送到轧材单位。可以有效的减少热送连铸坯的入炉等待时间，避免了不必要的温降。同时，轧材厂可以提前核对连铸坯信息，有效的保证了热送连铸坯的及时装炉，提高了热装效率。进行这种核对是十分必要的，特别是对不同钢种进行连浇、钢种改判等信息的产生后。及时、准确的信息传递，保证了轧钢工序对连铸坯的有效管理和生产组织，从而避免了错装、错轧现象的发生。轧材车间还可以通过提前获得的连铸坯质量情况进行加热和轧制工艺调整。

2．3计划调整高效；稳定生产节奏

主生产计划开始执行后，由于生产过程中出现的问题是复杂多变的，同时存在各种不确定的扰动和异常，生产全程具有明显的动态随机特性。会经常遇到计划停滞、变更的情况，这就需要经常进行生产计划实时变更或重排，以维持生产过程系统的稳定可控运行。从整个过程来看，主要是两个方面的问题，一是：坯料不满足热装热送的条件；二是：轧线出现问题不能充分接收坯料，导致坯料热装热送下线。

对于MES系统来说，为了在出现异常后快速的调整热送计划，MES系统在热送热装过程中有必要细化与相关的二级系统(连铸自动控制系统、检化验系统、加热炉自动控制、轧线自动控制系统)的接口，尽可能多的收集实时的关键信号和检验状态，如切割信号、板坯计量信号、板坯测长、测重信号、进热轧辊道信号、上加热炉前辊道信号、炉前区位置信号、外观判定状态、成份判定状态等，使MES能根据来自物料跟踪系统提供的实时信息，以自动提示或人机交互的方式修正生产作业计划。做到作业计划与物料信息及时准确，以提高热装排程的灵活性。实时跟踪生产过程中的物流，当出现异常情况时发出报警，并做到报警信息简单、准确，方便操作人员针对生产过程中的扰动因素和异常及时调整作业计划，及时准确地进行纠偏处理。确保对主生产计划不产生大的扰动。

我们在MES系统中设置订单变更程序，只要当前来的坯料与计划的钢种或不符，系统可以找出在排产订单内的可以执行的订单，计划人员根据当前的工艺状态和轧辊状态，从中筛选当前板坯适合的成品规格进行相应的计划变更，另外系统还可以在满足交货期的情况下将坯料原先匹配的订单变更为其它可轧制的订单订单。这样有效确保了轧制计划变更的灵活性。

2．4科学准确评价；提高热装效果

通过实际测算将热送、热装的温度下限分别确定为500℃和300℃。此时所对应的从切割到入炉的时间分别为7小时、22小时。符合这一条件的分别确定为热送和热装。

对于评价连铸板坯热送热装效果，我们选取了热装温度、炼钢工序的热送率、热轧工序的热装率这三个主要指标。

热装温度(T)：指符合热送热装条件的连铸坯在进入加热炉入口时的温度(在大生产中需要依靠加热炉入口板坯多功能检测设备进行测量，如果没有，建议采用抽测方式进行阶段性估算)；

一套符合工厂实际的科学准确的评价方法有助于指导相关管理及系统的完善，特别是在连铸一热轧热送热装的过程中，涉及多对外或业务环节时科学、合理的评价方法，不仅有利于公司整体节能效益的评估，也有利于对钢、轧单位的监督。

新钢公司热连轧生产通过采取管理加系统的双重手段，进行热装热送攻关后今年以来关键指标稳中有升。其中2月份的指标受到了订单的影响，指标有所下滑，但强力攻关的效果已经体现出来。

参考文献

[1]田敬龙．热送热装节能效果评价．冶金能源．2007 VoL 26 No．4．

[2]殷瑞钰．冶金流程工程学．冶金工业出版社，2009年03月．