[发明专利]钢铁企业彩涂机组生产作业系统优化工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金工业领域，特别涉及一种可以同时生成多个彩涂板卷加工单元的钢铁企业彩涂机组生产作业系统的优化工艺方法。

背景技术

彩涂板产品是当今世界钢铁企业板材深加工的终极产品，它是一种钢铁材料与有机材料的复合材料，因此它兼有两者的优点：既有钢板良好的机械性能，又有涂层材料良好的装饰性和耐腐蚀性，能够广泛应用于建筑、轻工和家电等行业。近年来，随着这些行业的发展和消费水平的提高，其市场需求量增长很快。由于国内的生产量有限，市场需求的缺口进一步加大，使得其市场前景更加广阔。因此，彩涂板的生产在钢铁企业生产中的地位日益提高。

国内现有彩涂机组的一般生产工艺流程如图1所示：热轧板卷在经过酸轧(酸洗、冷轧)处理后，分两条产线进行镀锌(连退+电镀、热镀)处理，镀锌之后的板卷在彩涂机组被加工成彩涂板卷成品。由于彩涂生产是一个连续生产机组，在原料钢卷被安放在开卷机上后，首先由引带装置自动将带头引至切头处切头，然后在缝合机处与上一卷带钢缝合。缝合后的带钢在预处理阶段进行脱脂、清洗和化学转化等预处理工序。预处理后的带钢进入初涂机由涂敷辊进行初涂，初涂后的带钢经固化烘干后进入精涂机由涂敷辊进行精涂。精涂后的带钢经固化烘干后在表面后处理阶段进行压花、贴膜和涂蜡等后处理操作后被剪切并卷取成用户合同所要求规格的板卷。

为了保证产品的质量，彩涂机组的涂敷辊在加工完一定重量的板卷后需要进行更换。一套涂敷辊所能加工的板卷的最大重量称为彩涂机组的生产能力，而两次换辊之间所连续生产的板卷集合称为一个彩涂计划单元(turn)，如图2所示。通常情况下每个板卷在上下两面都有一个初涂颜色和一个精涂颜色，如图3(a)所示，图中每个横条都表示一个板卷，为了方便地表示每个彩涂卷的两层涂层，用板卷的左半部分的颜色表示初涂的颜色，而用右半部分的颜色表示精涂的颜色。如图3(b)所示，一旦计划单元中相邻的两个板卷i和j的初涂或精涂颜色中至少有一种不同时，那么实际生产中在它们之间就要插入一个过渡卷，以保证在生产能够连续进行的情况下有足够的时间从涂敷辊上清洗掉板卷i所要求颜色的涂料并换上板卷j所要求颜色的涂料。计划单元中相邻的两个板卷的这种涂层颜色变化称为一个颜色切换。由于当处理过渡卷时涂敷辊是不工作的，因此彩涂计划单元中板卷的总重量不包括过渡卷的重量。

一般情况下，彩涂板卷的质量主要取决于一个计划单元中相邻板卷之间的规格切换(包括宽度、厚度跳跃)，以及工艺切换(包括涂层颜色、预处理和后处理方式切换)。其中，最主要的影响因素是规格切换和颜色切换。如果一个计划单元中相邻的彩涂板卷之间的规格切换越小、涂层颜色的切换次数越少，该计划单元所得到的彩涂板卷的质量一般就会越高。

当前国内钢铁企业彩涂机组的生产作业系统的调度工作全部由人工完成，但是由于彩涂生产作业中有很多的生产和工艺约束，需要考虑许多不同的生产成本，如延期交货成本、库存成本、规格切换成本(如换辊成本、过渡卷成本)、底漆切换成本、面漆切换成本、压花等工艺切换成本等，因此这种人工方法严重依赖生产作业调度人员的经验。应用于彩涂机组时，该人工方法每次都是从候选板卷池中选取一定量的板卷形成一个生产作业计划单元，当得到这个计划单元后，它就被固定下来，在以后的过程中也不会再有任何改变。接着继续使用同样的方法从候选板卷池中选取一定量的板卷来生成下一个计划单元。这个过程一直持续到得到了规定数目的计划单元为止。从上面的描述可以看出，这种人工方法实际上是一个贪婪过程，它将不可避免地导致第一个计划单元之后的计划单元的质量越来越差，因为随着所生成的计划单元数目的增加候选板卷池中可供选择的板卷的数量会越来越少。此外，人工方法所考虑的生产对象一般只包含当前彩涂机组前库的板卷，由于在一般的钢铁企业中，彩涂机组的前库的库存能力通常较小，随着彩涂板品种生产途径的增加，其生产组织的复杂性也日益增加，人工方法已经不能合理优化地进行生产组织。因此，这种人工方法的缺点是很容易陷入局部最优，所得到的彩涂机组的生产作业计划的整体质量不高，不能充分保证彩涂板卷的良好质量和按时交货，越来越不能满足彩涂机组的实际生产需要。