【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于信息物理系统的连铸坯择优热送热装方法，属于冶金自动控制。
技术介绍
1、连铸坯热装热送技术是炼钢连铸生产的连铸坯，经切割后通过辊道运输到轧钢车间加热炉前，直接装炉，或者先进行堆垛缓冷，待高温连铸坯温度降低到某一温度范围后再装入加热炉的工艺方法。连铸坯热装热送技术能够降低燃料消耗、节能减排以及降低成本，因此在各个钢铁企业得到广泛应用。
2、连铸坯热装包括直送热装(directhot charge rolling，dhcr)，直送热装(dhcr)是指连铸板坯切割后不下线，通过辊道输送直接进入热轧加热炉加热轧制的生产工艺；考虑到轧钢生产计划安排，相同钢种和规格按照一个计划单位进行轧制，直送热装过程连铸机连铸坯的生产速度不能满足轧钢生产连铸坯的出炉速度，连铸坯直送热装过程中需要穿插堆垛缓冷的间接热装连铸坯，因此连铸坯热装还包括间接热装(hot charge rolling，hcr)，间接热装(hcr)是指连铸板坯产出后先下线、堆垛或者缓冷坑存放，在规定的时间内或者板坯入加热炉前测得温度达到入炉要求温度后进入加热炉加热轧制的生产工艺。
3、但是目前针对直送热装以及间接热装技术，在实施过程中对板坯的温度缺少测量，无法实现直送热装和间接热装连铸坯坯料的合理选择，造成入炉热装坯料温度差别较大，影响加热炉的司炉工艺和煤气消耗，进而影响生产节奏；部分要求控制入炉温度的热装连铸坯，坯料堆垛位置不确定、无法实时测量温度，需要操作人员去现场确认，板坯库环境恶劣且存在安全风险。
4、因此亟需设计一种
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于信息物理系统的连铸坯择优热送热装方法，解决了热装连铸坯实物和信息对应、坯料温度难测量和热装连铸坯温度波动大问题，实现择优热装连铸坯的合理装炉，保证热装过程顺利进行，减少热装连铸坯温度偏差大造成的司炉工艺变化，提升热装效率，降低能耗。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种基于信息物理系统的连铸坯择优热送热装方法，具体包括以下步骤：
4、步骤s1：构建连铸坯热送热装过程的信息物理系统，所述信息物理系统的数据源由连铸机过程控制系统、连铸基础自动化系统、加热炉过程控制系统、加热炉基础自动化系统、轧机过程控制系统、轧机基础自动化系统以及制造执行系统获取；
5、步骤s2：建立连铸坯热送热装过程的实体物理模型，所述实体物理模型包括连铸机、加热炉、轧机、辊道、切割设备、去毛刺机、垛板台、缓冷堆垛位、检测设备和连铸坯；
6、步骤s3：将所述信息物理系统通过工业互联网实现所述实体物理模型的信息交互，用于交互的信息包括连铸机连铸计划、连铸机连铸生产信息、轧制计划、轧机轧制信息、加热炉入炉和出炉信息、加热炉内连铸坯信息、辊道上连铸坯信息、堆垛连铸坯信息、生产工艺要求以及标准信息；
7、步骤s4：基于步骤s3中交互的信息，将连铸坯动态位置映射至信息物理系统上，动态位置包括连铸坯在热送热装过程中由连铸机开始至送入加热炉过程的实际运输过程和位置，形成虚拟连铸坯和实际连铸坯的映射；
8、步骤s5：基于步骤s3中交互的信息，建立连铸坯实时二维温度场模型，模拟连铸坯由连铸机开始至送入加热炉过程中的温度场，实时计算连铸坯在热送热装过程中各阶段的温度场；
9、其中，连铸坯在各个阶段的温度场通过建立辊道运输中的连铸坯传热模型、建立缓冷堆垛位进行堆垛空冷过程中的连铸坯传热模型获得；
10、步骤s6：基于步骤s5，将计算得到的连铸坯温度与生产工艺要求的入炉温度比较，基于比较偏差与预设允许偏差进行比较，确定最优入炉连铸坯；
11、进一步，连铸坯热送热装过程包括以下步骤：
12、步骤s11：启动连铸机，对连铸坯生产并进行切割；
13、步骤s12：对连铸坯进行精整操作；
14、步骤s13：将精整后的连铸坯至辊道运输1段进行运输，若连铸坯直接热装轧制，则进入步骤s15，若连铸坯进行热装轧制，则进入步骤s14；
15、步骤s14：连铸坯运输至垛板台，吊运下线后至堆垛冷却，待冷却至预设温度后吊运上线，重新将连铸坯运送至垛板台；
16、步骤s15：将连铸坯至辊道运输2段进行运输；
17、步骤s16：连铸坯由辊道运输2段至加热炉炉前辊道，运输至加热炉，完成连铸坯的热送热装过程；
18、进一步，连铸机过程控制系统确定连铸机连铸计划，包括正在生产处坯料信息和即将要生产坯料计划，具体包括坯料尺寸数据、坯料的化学成分以及坯料的板坯号码；
19、连铸基础自动化系统用于连铸坯位置的实时跟踪和现场检测信号的收集；
20、加热炉过程控制系统基于坯料入炉温度、入炉时间，计算加热速率；基于在炉时间和炉内每段的加热时间和温度，计算炉内温度场；
21、加热炉基础自动化系统用于控制辊道运输1段、辊道运输2段以及加热炉炉前辊道的温度检测、热检信息以及位置跟踪；
22、轧机过程控制系统用于将轧制计划传递至加热炉，轧制计划中包含轧机轧制信息，包括需要装炉的钢种计划以及轧制块数；
23、轧机基础自动化系统控制轧机完成出炉辊道和轧机辊道交接，同时完成轧制过程电机、液压的控制；
24、制造执行系统实时监测连铸坯热送热装过程中的所有信息，包括冶炼计划、连铸计划、轧机计划、坯料尺寸信息、钢种信息、化学成分信息、坯料的入库、出库及库内位置信息；
25、进一步，根据信息物理系统存储的连铸坯信息以及检测仪表信息，建立连铸坯实时二维温度场模型；
26、进一步，建立辊道运输中的连铸坯传热模型具体包括以下步骤：
27、步骤s511，考虑连铸坯在厚度和宽度方向的传热，以连铸坯中心为原点，宽度方向为x轴，厚度方向为y轴，建立二维坐标系，即将连铸坯传热简化为二维传热；
28、步骤s512，简化连铸坯上表面与下表面的传热，连铸坯表面与环境之间的传热以辐射和对流两种方式进行；
29、步骤s513，建立辊道运输中连铸坯传热模型的控制方程为：
30、
31、公式(1)中，ρ为连铸坯密度，单位为kg/m3；cp为连铸坯比热容，单位为j/(kg·k)；λ为连铸坯导热系数，单位为w/(m·k)；t为连铸坯温度，单位为k；t为单位时间，单位为s；x为连铸坯宽度方向上的坐标，y为连铸坯厚度方向上的坐标，单位为m；
32、步骤s514，采用显式差分方程对公式(1)进行求解，得到
33、
34、公式(2)中，表示k+1时刻、结点(i,j)的温度；表示k时刻、结点(i,j)的温度；表示k时刻、结点(i+1,j)的温度；表示k时刻、结点(i-1,j)的温度；表示k时刻、结点(i,j+1)的温度；表示k时刻、结点(i,本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于信息物理系统的连铸坯择优热送热装方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于信息物理系统的连铸坯择优热送热装方法，其特征在于：连铸坯热送热装过程包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于信息物理系统的连铸坯择优热送热装方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的基于信息物理系统的连铸坯择优热送热装方法，其特征在于：根据信息物理系统存储的连铸坯信息以及检测仪表信息，建立连铸坯实时二维温度场模型。
5.根据权利要求4所述的基于信息物理系统的连铸坯择优热送热装方法，其特征在于：建立辊道运输中的连铸坯传热模型具体包括以下步骤：
6.根据权利要求4所述的基于信息物理系统的连铸坯择优热送热装方法，其特征在于：建立缓冷堆垛位进行堆垛空冷过程中的连铸坯传热模型具体包括以下步骤：
7.根据权利要求4所述的基于信息物理系统的连铸坯择优热送热装方法，其特征在于：基于生产工艺要求，确定热送钢种S1、S2、S3…Si的入炉温度为TInfur1、TInfur2、TInfur3…TInfuri；确定热送
...【技术特征摘要】
1.一种基于信息物理系统的连铸坯择优热送热装方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于信息物理系统的连铸坯择优热送热装方法，其特征在于：连铸坯热送热装过程包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于信息物理系统的连铸坯择优热送热装方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的基于信息物理系统的连铸坯择优热送热装方法，其特征在于：根据信息物理系统存储的连铸坯信息以及检测仪表信息，建立连铸坯实时二维温度场模型。
5.根据权利要求4所述的基于信息物理系...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜平，方玉，丁美良，曲锦波，
申请(专利权)人：江苏省沙钢钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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