[发明专利]一种铝连续铸轧生产的组炉与调度方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于铝工业板材加工信息技术领域，涉及到自动化技术，尤其涉及一种铝连续铸轧生产的组炉与调度方法和装置。

背景技术

铝产品连续铸轧指的是用液态铝直接铸轧铝卷的过程，生产过程中，氧化铝和其他原料在电解槽中被电解为纯度很高的铝液，经过真空包运输到熔炼炉，在熔炼炉里进行预处理操作(添加必要的合金原料调配化学成分，经过充分混匀及静置)后通过铸轧机轧成一定规格的铝卷，如图1所示。铝连续铸轧是一种很有发展前途的技术，这种生产方法简化了铝板带的生产工艺，具有以下明显的优势：1)设备简单、占地面积小；2)节约能源，能量消耗仅为常规铸轧法的1/3；3)铸与轧的结合提高了金属组织的致密度，消除了缩孔、疏松，减少了偏析等缺陷，省去了切头切尾，提高成品率15％左右；4)可实现铸-轧生产的连续化、自动化。但是，由于两个铸轧辊之间很窄，板带进行生产时不能得到充分的冷却，因此铝连续铸轧无法生产一些结晶温度范围广的铝合金产品。由于铸轧机的铸造速度较低，造成铝连续铸轧工序的生产效率与高速轧机相比偏低。

铝连续铸轧生产的任务包括把不同电解槽中的铝液分配给熔炼炉组成炉次并对炉次进行调度，不同炉次生产的产品完成生产合同，进而形成顾客合同完成交货，如图2所示。一个普通的电解厂有上百个电解槽，由于氧化铝原料、电解槽自身状况和生产过程因素等原因，每个电解槽的纯度和所含杂质都不相同。铝连续铸轧每一炉的铝液根据生产合同要求有确定的合金成分，如果电解槽的纯度与熔炼炉合金成分差别太大则不能放入这个炉中生产。在组炉的过程中，还需要考虑电解槽出铝时间和电解槽在车间中的位置对于真空包运输的影响。炉次调度过程中，如果前面生产炉次的纯度较高，后面生产炉次的纯度低，则需要在后面炉次中添加相应的合金成分；如果前面生产炉次的纯度较低，而后面生产炉次的纯度高，则需要对熔炼炉进行彻底的清洗，这会带来生产时间和材料的损失(停机后重新生产初期的材料质量达不到要求)；如果前后炉次生产铝卷的宽度或厚度发生变化，则需要进行停机调整出铝口的流量。

在铝连续铸轧生产过程中，期望能够合理快速的配制合金成分，提高铸轧工序的生产效率，减少时间和材料的损失，这些都需要考虑电解槽中铝液纯度、杂质、出铝时间和位置，真空包调度和熔炉需求等因素。目前铝企业连续铸轧生产主要是通过人工的方式由有经验的技术人员执行，效果主要依靠技术人员的工艺背景和经验。这种方式有如下弊端：1、由于电解槽和合同的数据量大，要考虑的因素繁杂，技术人员很难整体考虑所有的生产信息；2、人工操作的方式很难同时考虑质量、生产效率及顾客满意度等多方面的要求；3、涉及电解和连续铸轧两个工序，人工操作很难集成考虑两个阶段的情况，因此靠人工操作的方式很难得到满意的生产方案。

发明内容

针对现有方法存在的不足，本发明提出一种铝连续铸轧生产的组炉与调度方法和装置，以达到提高铝卷的生产质量的目的。

本发明的技术方案是这样实现的：一种铝连续铸轧生产的组炉与调度方法，包括以下步骤：

根据电解槽和连续铸轧机的生产数据，确定电解和连续铸轧的生产工艺参数；

利用上述生产工艺参数，以电解槽和连续铸轧机组为对象，以最小化电解槽及所述电解槽分配的炉次之间的纯度差异、所分配炉次相同的电解槽之间的纯度及位置差异、整个计划中炉次的制造期以及炉次的空闲生产能力为目标，描述工艺过程并确定约束条件；

采用分散搜索方法，确定电解槽的组炉和炉次调度；

一种采用铝连续铸轧生产的组炉与调度方法的装置，包括：

生产工艺参数生成器，用于根据电解槽和连续铸轧机的生产数据，计算电解和连续铸轧的生产工艺参数；

工艺过程及约束条件生成器，用于建立铝连续铸轧生产的组炉与调度模型，描述工艺过程并确定约束条件；

分散搜索发生器，用于优化铝连续铸轧生产的组炉与调度模型，确定电解槽组炉和炉次的调度方案；

显示模块，用于显示组炉和调度方案。

本发明优点：本发明的铝连续铸轧工序的组炉与调度方法和装置具有以下的优点和积极效果：

1、本发明中由于采用企业ERP系统中的电解槽和连续铸轧机生产信息，根据机组工艺和生产信息建立组炉与调度集成数学模型，使用分散搜索方法进行优化，采用图形和数据的方式进行显示，协调考虑企业的组炉与炉次调度得到优化的生产方案，便于铝业技术人员维护使用，该方法对铝生产企业其他机组和其他有色金属企业冶炼排产问题也有推广价值；