[发明专利]考虑铸轧协调的炼钢连铸热轧一体化生产计划方法及系统

权利要求书

1.一种考虑铸轧协调的炼钢连铸热轧一体化生产计划方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，控制器实时获取客户的订单信息，将订单信息处理为铸坯信息，具体根据生产订单要求的订货量、产品规格、钢厂要求的铸坯长度把生产订单拆分，统一转换成一块块铸坯信息，用于后续生产计划编制，i为铸坯编号，i＝{1,2,…,I}；w_i为铸坯i的重量；为铸坯i的钢级；W_i^b为铸坯i的宽度；为铸坯i的厚度；为铸坯i的长度；W_i^hr为铸坯i的轧制宽度；为铸坯i的轧制厚度；为铸坯i的轧制长度，b表示铸坯，hr表示热轧过程，cc表示连铸过程,根据质量守恒以及考虑到热轧损失，作如下计算：其中η_i表示铸坯i的热轧损失率，和分别表示铸坯和热轧产品的密度；T_i^cc为铸坯i的出坯时间；T_i^hr为铸坯i的热轧时间；

S2，以铸坯为生产对象进行炼钢、连铸、热轧各阶段的生产计划编制，建立炉次计划，浇次计划和热轧单元计划的目标函数和约束条件，分别求解，得到炉次计划，浇次计划和热轧单元计划；

建立的炉次计划的组合优化模型的约束条件为：

第一约束条件：

第二约束条件：

第三约束条件：

第四约束条件：

第一约束条件为设备约束：炉次计划转炉最大容量约束；

第二约束条件到第四约束条件为工艺约束，分别为同一炉次中铸坯宽度、钢级、厚度相同；

求解炉次计划的目标函数，得到炉次计划，具体炉次计划的目标函数为：

炉次计划第一目标函数：最小化无委材量

炉次计划第二目标函数：最小化不满足组炉约束的惩罚此处Y_d,d',h＝u_i,i',n，C_d,d'为不满足组炉约束的惩罚值；

建立的浇次计划和热轧单元计划的组合排序优化模型的约束条件为：

第五约束条件：

第六约束条件：

第七约束条件：

第八约束条件：

第九约束条件：

第十约束条件：a_j≤A

第十一约束条件：Y_d,d',h·VW_d,d'≤W^max(jp)

第十二约束条件：Y_d,d',h·VH_d,d'≤H^max(jp)

第十三约束条件：Y_d,d',h·VS_d,d'≤S^max(jp)

第十四约束条件：

第五约束条件到第六约束条件为设备约束，具体为：

第五约束条件为不同阶段计划容量约束，其中浇次计划为中间包最大可浇铸炉数，X_d,h＝η_n,j，Z_d＝1，U＝L^cc，轧制计划为热轧单元计划主体材最大轧制长度，X_d,h＝x_i,k，

第六约束条件为轧制单元内轧制产品同宽最大轧制长度；

第七约束条件到第十四约束条件为工艺约束，具体为：

第七约束条件为浇次内每个炉次浇铸厚度相同；

第八约束条件为浇次内不同炉次浇铸宽度变化范围，其中C为最大调宽范围；

第九约束条件为浇次内不同炉次钢级连浇约束，gC为钢级跳跃范围；

第十约束条件为浇次内最大调宽次数约束；

第十一约束条件、第十二约束条件和第十三约束条件为对应浇次计划内相邻炉次和轧制单元计划内相邻铸坯轧制宽度、厚度和硬度跳跃限制，其中W^max(jp)、H^max(jp)、S^max(jp)分别为浇次内相邻炉次或热轧单元计划内相邻铸坯的最大轧制宽度、厚度和硬度跳跃值，VW_d,d'、VH_d,d'、VS_d,d'分别为浇次内相邻炉次或热轧单元计划内相邻铸坯在轧制宽度、厚度、硬度方面的跳跃值；

第十四约束条件为热轧单元计划内主体材宽度非增变化；

建立的浇次计划和热轧单元计划的组合排序优化模型的统一目标函数为：

第一目标函数：最大化计划容量，

第二目标函数：最小化不满足工艺约束的惩罚，

分别求浇次计划和热轧单元计划的目标函数，得到浇次计划和热轧单元计划，具体浇次计划和热轧单元计划的目标函数为：

浇次计划第一目标函数：最大化每个浇次内炉次数，也可以转化为最小化浇次内炉次数与中间包寿命的差值，

浇次计划第二目标函数：最小化不满足组浇约束的惩罚，

此处Y_d,d',h＝η_n,n',j，C_d,d'为不满足组浇约束的惩罚值；

热轧单元计划第一目标函数：最大化每个轧制单元计划轧制公里数，也可以转化为最小化轧辊最大轧制长度与每个轧制单元计划的计划轧制长度的差值，

热轧单元计划第二目标函数：最小化相邻铸坯规格跳跃惩罚，

此处Y_d,d',h＝x_i,i',k，C_d,d'为热轧单元计划规格跳跃的惩罚值；

其中，n为炉次编号，n＝{1,2,…,N}；M为炉容量；为炉次n的钢级；为炉次n的浇铸宽度；为炉次n的浇铸厚度；j为浇次编号，j＝{1,2,…,J}；L^cc为中间包寿命，即浇次计划最大可包含的炉次数，a_j为浇次j调宽次数，A为同一浇次最大调宽次数；k为热轧单元计划编号，k＝{1,2,…,K}；为热轧单元k的最大轧制长度；为热轧产品同宽最大轧制长度；

决策变量：

u_i,n为0/1变量，当且仅当铸坯被分配到炉次n时为1；

u_i,i',n为0/1变量，当且仅当铸坯i和铸坯i'同时被分配到炉次n时为1；

η_n,j为0/1变量，当且仅当炉次n被分配到浇次计划j时为1；

η_n,n',j为0/1变量，当且仅当炉次n、n'同时被分配到浇次计划j时为1；

x_i,k为0/1变量，当且仅当铸坯i在轧制单元k内轧制时为1；

x_i,i',k为0/1变量，当且仅当铸坯i和铸坯i'都在热轧单元k内，且铸坯i'被安排到铸坯i后轧制时为1；

ξ_i,i'为0/1变量，当且仅当铸坯i和铸坯i'的热轧宽度相同时为1；

S3,在已经制定的浇次计划与热轧单元计划的基础上，根据铸坯在铸轧界面的衔接关系来考虑两者之间的协调，获取连铸坯出坯时间和热轧时间的差值、以及热轧单元计划优化目标变化值，求取如下目标函数：

第七目标函数：

第八目标函数：f₈＝minΔE₁

第九目标函数：f₉＝minΔE₂

第七目标函数为求取铸轧时间差的最小值，ΔT_i＝T_i^hr-T_i^cc；

第八目标函数和第九目标函数为热轧单元计划目标函数变化的最小值，ΔE₁，ΔE₂分别为热轧单元计划优化目标的变化值，ΔE₁为铸轧协调后热轧单元计划第一目标函数值与铸轧协调前热轧单元计划第一目标函数值的差值，ΔE₂为铸轧协调后热轧单元计划第二目标函数值与铸轧协调前热轧单元计划第二目标函数值的差值；在炉次计划，浇次计划和热轧单元计划的约束条件的约束下，求解考虑铸轧协调的炼钢连铸热轧一体化生产计划；

根据铸坯在铸轧界面的衔接关系来考虑连铸与热轧之间的协调优化的方法为：

S31，采用已制定的炉次和浇次计划，根据每台连铸机的开浇时间，计算浇次计划中每块铸坯的开始出坯时间其中为浇次计划s的计划开浇时间，CCV_s为浇次计划s的拉坯速度，为铸坯i在浇次计划s中的位置，在编制计划时确定，并将其作为属性加入到铸坯中；

S32，采用已制定的热轧单元计划，根据热轧机的开始轧制时间确定每块铸坯开始轧制的时间其中为热轧单元计划k的计划开始轧制时间，RV_k为热轧单元计划k的轧制速度，为铸坯i在热轧单元计划k内的位置，在编制计划时确定，并将其作为属性加入到铸坯中；

S33，利用第七目标函数综合评价一体化计划的热装比，检测当前一体化计划中使|ΔT_i|最大的铸坯，在满足各阶段约束的条件下进行位置调整，若调整后，|ΔT_i|降低，且第八目标函数和第九目标函数的变化值在预设的阈值范围内，则进行铸坯位置的调整；若未达到终止条件，则继续执行步骤S33；

S34，输出经过铸轧协调的炼钢-连铸-热轧一体化计划；

S4，将一体化生产计划传输给生产运行控制系统，控制炼钢连铸与热轧系统的运行。