目前，我國(guó)已建和在建的寬帶鋼熱連軋生產(chǎn)線總數(shù)達(dá)到80條，設(shè)計(jì)產(chǎn)能超過(guò)2.5億噸。由于生產(chǎn)條件復(fù)雜，變化及耦合因素多，寬帶鋼熱連軋是技術(shù)密集度很高的生產(chǎn)工序。其中，“煉鑄軋一體化”計(jì)劃集成與調(diào)度技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和板形綜合控制技術(shù)已發(fā)展為熱軋寬帶鋼生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵共性技術(shù)，對(duì)于節(jié)能降耗、產(chǎn)品質(zhì)量控制、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提高等具有決定作用，應(yīng)當(dāng)給予更多的關(guān)注。
一體化新工藝優(yōu)勢(shì)凸顯
在整個(gè)帶鋼生產(chǎn)流程中，煉鋼、連鑄、熱軋工序銜接尤其緊密，三者之間的物流、信息流匹配不僅是正常生產(chǎn)的保證，對(duì)降低能耗和生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量也至關(guān)重要。針對(duì)寬帶鋼生產(chǎn)過(guò)程中，煉鋼、連鑄、熱軋三大工序的一體化生產(chǎn)新工藝和節(jié)能減排的實(shí)際需求，從生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)重組、業(yè)務(wù)流程再造、工藝集成方案優(yōu)化和集成計(jì)劃與調(diào)度系統(tǒng)研發(fā)等方面進(jìn)行系統(tǒng)研究，顯得尤為重要。
在多年的理論研究和工業(yè)實(shí)踐中，業(yè)內(nèi)提出了寬帶鋼生產(chǎn)“煉鑄軋一體化”新工藝整體解決方案，并且研制了生產(chǎn)計(jì)劃集成與動(dòng)態(tài)調(diào)度系統(tǒng)完整的運(yùn)行平臺(tái)和系列技術(shù)，主要包括以下幾個(gè)方面：
生產(chǎn)計(jì)劃集成與調(diào)度系統(tǒng)整體框架和解決方案。框架以訂單追蹤為核心理念，采用分層式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既適用于現(xiàn)有生產(chǎn)線的工藝流程重組，又適用于新建生產(chǎn)線的系統(tǒng)建設(shè)。整體解決方案包括了煉、鑄、軋三大工序的抽象建模、數(shù)學(xué)描述、功能模塊的定義以及模塊間的業(yè)務(wù)流程等。各功能模塊可以根據(jù)不同企業(yè)的具體要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟眉簟⑦m配、重組，以滿足企業(yè)個(gè)性化設(shè)計(jì)的要求。通過(guò)消息集成中心和其他通信接口，可實(shí)現(xiàn)與企業(yè)ERP系統(tǒng)以及煉、鑄、軋生產(chǎn)控制系統(tǒng)間無(wú)縫對(duì)接，既保持了系統(tǒng)的獨(dú)立性，又使整個(gè)企業(yè)信息化系統(tǒng)融為一體。
適合不同生產(chǎn)工藝的煉、鑄、軋集成計(jì)劃與調(diào)度模型以及相應(yīng)的優(yōu)化算法。這些算法主要包括基于約束規(guī)劃的熱軋CCR批量計(jì)劃算法，基于遺傳算法的HCR批量計(jì)劃優(yōu)化算法，基于改進(jìn)遺傳算法的HCR板坯入庫(kù)決策優(yōu)化算法，基于改進(jìn)蟻群算法的DHCR批量計(jì)劃優(yōu)化算法、混裝計(jì)劃優(yōu)化算法，基于約束規(guī)劃的煉鋼-連鑄調(diào)度算法以及一體化作業(yè)調(diào)度仿真算法等，解決了三大工序物流匹配、銜接問(wèn)題，為一體化計(jì)劃的實(shí)施提供依據(jù)，大大簡(jiǎn)化了決策的過(guò)程，日計(jì)劃編排時(shí)間可由人工編制時(shí)的幾個(gè)小時(shí)縮短為30分鐘。
基于規(guī)則推理的動(dòng)態(tài)調(diào)度與策略化動(dòng)態(tài)調(diào)整的三大工序調(diào)控方案和實(shí)施技術(shù)?；谝?guī)則推理的動(dòng)態(tài)調(diào)度技術(shù)主要是通過(guò)銜接區(qū)物流管制與動(dòng)態(tài)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)鑄軋間物流的動(dòng)態(tài)銜接與匹配，自動(dòng)消除多鑄機(jī)、多流供料時(shí)生產(chǎn)節(jié)奏上的差異，保證了DHCR生產(chǎn)工藝的實(shí)施。策略化動(dòng)態(tài)調(diào)整技術(shù)解決了因設(shè)備故障和工藝異常所造成的生產(chǎn)計(jì)劃中斷，須動(dòng)態(tài)調(diào)整作業(yè)計(jì)劃的問(wèn)題。該技術(shù)通過(guò)決策支持系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)較好地解決了生產(chǎn)實(shí)踐中的難題。
一體化計(jì)劃集成與調(diào)度技術(shù)用于武鋼二熱軋生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)平均熱裝率大于75%，平均板坯入爐溫度大于650℃，最高日熱裝率為85.23%；用于日鋼1580熱連軋，熱裝率大于90%，平均板坯入爐溫度大于750℃。
板形控制技術(shù)提質(zhì)降耗
板形是寬帶鋼一項(xiàng)非常重要的質(zhì)量指標(biāo)。若板形控制技術(shù)配置完備、先進(jìn)，則可以增加生產(chǎn)線主動(dòng)控制帶鋼板形的能力，以適應(yīng)各種軋制條件下的板形控制要求。寬帶鋼熱軋機(jī)的板形綜合控制技術(shù)的配置主要包括以下內(nèi)容：
粗軋機(jī)和精軋機(jī)的全部機(jī)架采用變接觸支持輥技術(shù)，自動(dòng)消除輥間“有害接觸區(qū)”，將低橫向剛度輥縫轉(zhuǎn)化為高橫向剛度輥縫，增加軋機(jī)對(duì)板形干擾因素的抵抗能力，改善軋機(jī)的板形調(diào)控性能，降低軋輥消耗。
在精軋機(jī)組的上游機(jī)架（如F1～F4）采用高效變凸度工作輥技術(shù)，通過(guò)竄輥使其板形調(diào)節(jié)能力與帶鋼寬度成線性關(guān)系，在大幅度增加軋機(jī)整體板形控制能力的同時(shí)，增強(qiáng)對(duì)窄規(guī)格的板形調(diào)控能力。
在下游機(jī)架采用常規(guī)工作輥，通過(guò)軋輥往復(fù)周期的竄動(dòng)，均勻化軋輥的磨損，以適應(yīng)自由規(guī)程軋制的要求。為兼顧整個(gè)軋制單位內(nèi)的板形控制，設(shè)計(jì)了特殊的變行程的常規(guī)工作輥竄輥策略。針對(duì)特殊的品種，如硅鋼，也可在末機(jī)架或末兩個(gè)機(jī)架采用非對(duì)稱工作輥技術(shù)，實(shí)現(xiàn)板形控制和磨損控制的雙重功能，對(duì)帶鋼邊部板形進(jìn)行有效控制。
考慮熱帶鋼軋機(jī)板形控制特性的上下游輥形配置策略，采用能適應(yīng)靈活輥形配置的、功能齊全的板形控制模型，包括過(guò)程控制級(jí)的板形設(shè)定模型、板形自學(xué)習(xí)模型和基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)的平坦度反饋控制模型、凸度反饋控制模型、彎輥力前饋控制模型、板形板厚解耦模型及軋后冷卻平坦度補(bǔ)償策略，實(shí)現(xiàn)高精度的板形自動(dòng)控制。
先進(jìn)的板形控制功能有力地保障了產(chǎn)品的板形質(zhì)量，使得帶鋼的板形控制精度達(dá)到很高的水平，并且生產(chǎn)線對(duì)自由規(guī)程軋制的適應(yīng)能力很強(qiáng)，同寬軋制量可達(dá)70千米，逆寬跳躍可達(dá)300毫米。自由規(guī)程軋制的實(shí)現(xiàn)，不僅可降低軋輥消耗，減少輔助生產(chǎn)時(shí)間，對(duì)于提高熱裝率并由此降低能耗也有好處。
自動(dòng)控制技術(shù)提升產(chǎn)品精度
自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)熱軋寬帶鋼的產(chǎn)品性能、生產(chǎn)效率、成材率等有重要的影響，決定著熱連軋生產(chǎn)線的先進(jìn)程度。國(guó)內(nèi)經(jīng)過(guò)多年的消化、吸收和創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)成功全套熱連軋工藝模型和控制模塊，并成功應(yīng)用于武鋼1700mm、重鋼1780mm等多條熱連軋生產(chǎn)線，取得了好的控制效果。自動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用也為今后的技術(shù)升級(jí)和進(jìn)步奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。
自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件配置。為了滿足熱連軋快速、精確控制的要求，控制系統(tǒng)的配置須充分考慮熱連軋生產(chǎn)工藝特點(diǎn)以及自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件、軟件的發(fā)展趨勢(shì)，以保證整個(gè)系統(tǒng)的先進(jìn)性、可靠性、開(kāi)放性和便于維護(hù)。
先進(jìn)控制功能。這主要包括規(guī)程計(jì)算、AGC子系統(tǒng)、精軋溫度控制、卷取溫度控制等功能。
規(guī)程計(jì)算。規(guī)程計(jì)算對(duì)帶鋼頭部的厚度控制精度有決定性的影響。根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，軋件從出爐到卷取完成這段時(shí)間內(nèi)要進(jìn)行多次規(guī)程設(shè)定計(jì)算，包括預(yù)計(jì)算、再計(jì)算、后計(jì)算、模型自適應(yīng)。
AGC子系統(tǒng)。該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了各種AGC控制算法及組合使用策略，包括厚度計(jì)AGC、監(jiān)控AGC、前饋AGC等。另外為了提高厚度控制精度，使穿帶、拋鋼過(guò)程穩(wěn)定，采用多種補(bǔ)償方案，如兩側(cè)油缸的同步控制、伺服閥流量補(bǔ)償、咬鋼沖擊補(bǔ)償、軋輥偏心補(bǔ)償?shù)?。AGC的關(guān)鍵參數(shù)采用專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)算法進(jìn)行整定和優(yōu)化。
精軋溫度控制。終軋溫度控制包括頭部終軋溫度控制和全長(zhǎng)終軋溫度控制兩部分。軋件頭部終軋溫度控制的目的是將軋件頭部離開(kāi)精軋機(jī)組時(shí)的溫度控制在所要求的范圍內(nèi)，并為全長(zhǎng)終軋溫度控制提供良好的初始條件。在精軋預(yù)設(shè)定計(jì)算時(shí)，該系統(tǒng)根據(jù)預(yù)測(cè)的精軋入口處帶鋼全長(zhǎng)溫度變化，計(jì)算出合適的溫度加速度，通過(guò)加速度控制帶材全長(zhǎng)溫度的波動(dòng)趨勢(shì)。
卷取溫度控制。相對(duì)于傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)回歸模型，該系統(tǒng)采用基于有限差分算法的溫度預(yù)報(bào)模型，可以比較細(xì)致地考慮換熱邊界條件、厚度方向熱傳導(dǎo)、帶鋼熱物性參數(shù)與帶鋼的溫降之間相互影響的關(guān)系。
自動(dòng)控制技術(shù)可助力縮短熱試的時(shí)間、盡早達(dá)產(chǎn)、提高產(chǎn)品精度，而且齊全的控制功能、高精度的質(zhì)量控制模型及預(yù)置的模型工藝參數(shù)，也有利于生產(chǎn)線品種規(guī)格的自動(dòng)擴(kuò)展，包括高牌號(hào)的無(wú)取向硅鋼、高級(jí)別的管線鋼、先進(jìn)高強(qiáng)鋼等品種均能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，在薄規(guī)格耐磨板生產(chǎn)方面也實(shí)現(xiàn)了重大突破。