[发明专利]用于协调生产过程的两个相继的制造级的方法和装置

说明书

技术领域

一般而言，本发明涉及用于协调和/或实施或者用于运行生产过程、尤其是由原材料制造金属的生产过程的方法。此外，本发明涉及用于优化生产过程的两个相继的制造级的流程和/或工作步骤的优化方法。

背景技术

为制造钢和其它金属，应用了昂贵并且高能耗的制造方法，该制造方法通常具有多个相继的制造级。在第一制造级中，原材料被提供到熔炉中，原材料在所述熔炉中熔化，去除杂质并且铸造成半成品，如板坯或者钢坯。所述第一制造级在冶炼厂进行。

在第二制造级中，半成品在轧钢机中被再加工，以便制造特定尺寸和特定大小的金属卷（Metallrolle）或者金属盘卷（Metallspule）。在最后的制造级中，卷或者盘卷在冷轧钢机中经受末级处理。

原材料被分批次处理，每个批次具有有限的批次尺寸，经常为几吨。这些批次中的多个批次可以同时在并行的单元中处理，其中在一个制造级内的批次不细分，使得一个批次统一通过所述制造级。在冶炼厂，例如各个钢种的批次在不同种类的设备中处理，所述钢种由废铁和其它原材料制造。每个批次在冶炼厂在最后的方法步骤中铸造并被切割为板坯。在制造板坯时这些方法步骤的顺序基本上通过各个钢种的兼容性和待切割的板坯的宽度和厚度来确定。

接下来在热辊轧设备中的制造级一般包含具有用于串行再处理的设备的生产线。在冶炼厂中制造的板坯在热辊轧设备中辊轧成具有特定厚度、宽度和长度的板材卷或者盘卷。

所确定的用来处理数个被提供到热辊轧设备的板坯或者相应的盘卷组成的组的方法顺序称作热辊轧程序。板坯在热辊轧程序内部的顺序很大程度取决于用板坯来制造的卷或者盘卷的钢丝或者钢板的厚度和质量。

冶炼厂中的生产过程通常遵循冶金规则，而在热辊轧设备中生产过程基本上受物理限制。冶炼厂中的生产规则中任一项涉及根据相互兼容的钢铁质量生产熔融物质(Schmelzen)。在冶炼厂的最后方法步骤中，多种熔融物质被连续铸造成板坯并且然后被传输到热辊轧设备，在所述热辊轧设备中所述板坯被辊轧成钢板或者盘卷。

板坯在所谓的热状态下在大约1100摄氏度的温度离开冶炼厂。然而，板坯在轧钢机中只能根据热辊轧程序以很确定的顺序处理。通常制造级、冶炼厂和热辊轧设备不具有协调的制造流程计划，使得在冶炼厂制造的板坯通常在板坯库中间存储，直到为热辊轧程序准备好所有必需的板坯。不协调的制造流程计划不仅导致需要更大的存储容量，而且因为板坯在被提供到热辊轧级之前在板坯炉中被再加热导致更高的能源消耗。所述能源消耗巨大，这是因为板坯在被提供到热辊轧设备之前必须被加热到大约1000摄氏度的温度。在没有中间存储而只有短暂的中间存储的情况下，仅当冶炼厂中的流程计划和热辊轧设备中的流程计划有效地相互协调时，热板坯从冶炼厂到热辊轧设备的运输才有可能。

到现在为止，在冶炼厂和热辊轧设备中的制造级的方法流程相互独立地以两个独立的模型计划。板坯库被用作中间存储器，以便补偿两个制造级的方法流程的缺乏协调。这导致在再加热板坯时高的仓储开销和巨大的能源消耗。

为优化生产过程，在所述两个制造级中任一个的分布式的方式下，或者冶炼厂的制造级或者热辊轧设备的制造级决定相应另一个制造级的方法流程。这意味着，首先所述两个过程中任一个过程的方法流程被优化，以便满足其生产条件。紧接着，优化相应另一个制造级的方法流程，以便满足所有生产条件并且满足另一制造级的要求。

这种做法的缺点在于：所述方法流程相当大程度上取决于各个工作步骤。在一种情况下，首先根据卷的实际订货、也即额定产量来产生热辊轧设备的所述方法流程。由此获得输入侧对板坯的需求。根据对板坯的需求产生和/或实现或者实施用于冶炼厂的流程计划，以便冶炼厂产生或者完成由所述需求预先给定的数量的板坯。虽然在这种做法下，板坯库的库存没有大大增加，然而冶炼厂中的流程计划相对复杂，这导致短期计划。由此优化的潜在可能性仍未被利用。

假如在另一种情况下冶炼厂的流程计划决定了热辊轧设备的流程计划，那么可以更有效地设计冶炼厂的运行，然而板坯库的管理和热辊轧设备的流程计划变得更复杂。

此外，这种分布式的方式不提供最大化热装比的可能性。所述热装比对应于没有经过中间存储可以直接从连续的熔炉到热辊轧设备处理的板坯数量与待加工的板坯总数的比例。当所述直接热装受限时，这还意味着，热板坯在板坯库中的仓储时间没有超过确定的阈值持续时间。两个流程计划在热装比方面的缺乏匹配通过板坯库解决，在板坯库内板坯被中间存储，其缺点是，热板坯在存储期间冷却并且高能耗的再加热变得必需。