一种基于温降补偿的连铸坯直送直轧智能调度系统的制作方法

本发明涉及冶金自动化与智能制造，具体涉及一种基于温降补偿的连铸坯直送直轧智能调度系统。

背景技术：

1、在钢铁生产过程中，连铸坯直送直轧技术是指将连铸工序生产的高温铸坯不经加热炉加热或仅经少量补温，直接送入轧机进行轧制的先进工艺。该技术可大幅降低加热炉燃料消耗、缩短生产周期、减少碳排放，是钢铁企业实现绿色制造和降本增效的重要途径。

2、然而，直送直轧工艺对铸坯温度控制、物流时序衔接及设备运行可靠性提出了极高要求。现有技术中，连铸与轧制工序之间缺乏有效的协同调度手段，主要存在以下问题：一是铸坯在输送过程中的温降难以精确预测，受环境温度、辊道速度、保温设施状态等多种因素影响，传统人工经验调度方式无法实现铸坯入轧温度的精准控制，易导致温度过高影响产品质量或温度过低需重新加热增加能耗；二是连铸出坯节奏与轧线吃料能力难以动态匹配，多流连铸机同时出坯时易发生辊道拥堵或轧线等待，造成物流瓶颈；三是关键输送设备（如辊道电机、轴承）缺乏健康状态监测与故障预诊功能，突发设备故障常导致直送直轧中断；四是保温设施调控依赖人工操作，无法根据温降趋势动态调整，存在过度保温或保温不足的能源浪费问题；五是各控制系统（连铸、辊道、保温、轧线）相互独立，形成信息孤岛，无法实现全局协同优化。因此，亟需一种能够综合考虑温度补偿、物流时序、设备健康与协同控制的智能调度系统，以解决直送直轧工艺中温度管控精度低、物流衔接不畅、设备可靠性不足及系统集成度差的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于温降补偿的连铸坯直送直轧智能调度系统，具备精准的温度管控与物流时序动态匹配、设备健康状态预测性维护与应急调度协同、保温设施智能补温与多系统一体化集成的优点，解决了现有技术中铸坯入轧温度控制精度低、炼-轧工序物流衔接不畅、关键设备故障导致生产中断以及各控制系统信息孤岛导致无法全局协同优化的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明提供的基础方案为：一种基于温降补偿的连铸坯直送直轧智能调度系统，包括连铸坯温度场实时感知模块、温降补偿智能决策模块、设备预诊维护模块、保温设施智能调控模块、轧线入口协同控制模块、系统集成模块和数据可视化模块；

3、所述连铸坯温度场实时感知模块用于实时监测连铸坯在输送过程中的表面及芯部温度、辊道电机及轴承设备的运行参数以及车间环境温湿度；

4、所述温降补偿智能决策模块采用最佳轧制时间窗口计算公式、物流时序动态计算公式与温降预测修正公式，结合实时工况与生产计划约束，进行各铸坯的输送时序、路径选择、保温策略及入轧节奏安排，并依据温降预测修正公式输出工况变化趋势动态优化调度方案，平衡炼-轧产能与温度管控；

5、所述设备预诊维护模块基于连铸坯温度场实时感知模块采集的设备运行参数，结合温降补偿智能决策模块输出的工况变化趋势，生成预防性维护计划与应急调度预案；

6、所述保温设施智能调控模块以目标入轧温度为控制目标，结合当前工况下的温降趋势，动态补偿输送过程中的温降损失；

7、所述轧线入口协同控制模块接收最佳轧制时间窗口与物流时序动态信息，根据轧线当前生产节奏，协调提升机与对齐装置的入口设备，实现连铸坯精准对接轧线；

8、所述系统集成模块接收各模块的实时数据和控制指令，实现统一指令下发和数据实时交互；

9、所述数据可视化模块通过大屏可视化展示全流程数据，为调度决策、能耗分析和操作监控提供支撑。

10、优选的，连铸坯温度场实时感知模块包括实时温度监测单元、设备可靠性监测单元和环境温湿度适配单元；实时温度监测单元通过布置在辊道沿线及关键节点的红外测温仪和嵌入式热电偶实时监测铸坯表面温度和芯部温度数据，包括铸坯头尾温差、断面温差及温降速率；设备可靠性监测单元通过振动传感器、电流检测装置及温度贴片实时监测辊道电机电流、轴承温度及设备振动幅值数据，包括电机负荷波动、轴承过热情况及辊道运转平稳性指标；环境温湿度适配单元通过车间分布式温湿度传感器实时监测环境温度及相对湿度数据，包括夏季/冬季工况差异、不同跨区的微气候环境参数。

11、优选的，温降补偿智能决策模块基于连铸坯实时温度、目标入轧温度及当前环境温湿度，结合温降速率模型，采用最佳轧制时间窗口计算公式动态计算每根铸坯的最佳入轧时间窗口，确保铸坯在最优温度区间内完成轧制，避免因温度过高或过低影响产品质量或增加能耗，该公式用于确定铸坯从连铸出口到轧制入口的最佳运输时间窗口，其计算公式为：

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13、公式中，表示每根铸坯的最佳入轧时间窗口，表示铸坯切割后初始温度，表示目标入轧温度，表示输送路径的分段数，表示第i段输送路径的温降，表示综合冷却系数，表示安全裕量。

14、优选的，温降补偿智能决策模块根据连铸出坯节奏、辊道输送速度、保温设施状态及轧线生产节拍，采用物流时序动态计算公式实时计算铸坯从出坯到入轧的全流程物流时序，动态调整输送优先级与路径规划，实现炼钢-轧制工序的精准匹配，该公式用于计算铸坯从切割完成到运送至轧线入口的可用时间，其计算公式为：

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16、公式中，表示铸坯从切割完成到运送至轧线入口的可用时间，表示切割完成时刻，表示输送路径长度，表示平均辊道速度，表示排队等待时间。

17、优选的，温降补偿智能决策模块基于温度场实时感知数据，结合历史温降规律与当前工况变化（如设备运行状态、环境温湿度波动、保温罩开合度等），采用温降预测修正公式对温降预测模型进行在线修正，提升温度预测精度，为调度决策提供可靠依据，该公式用于动态预测输送过程中的温降，其计算公式为：

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19、公式中，表示预测温降值，表示速度影响系数，表示输送路径长度，表示平均辊道速度，表示环境换热系数，表示环境温度，表示铸坯当前温度，表示实际输送时间（铸坯从起点至当前位置已花费的运输时间），表示温度补偿常数。

20、优选的，保温设施智能调控模块内置保温设施智能调控单元、温降趋势预判单元和补温策略优化单元，其中，保温设施智能调控单元进行保温罩开度、保温盖启闭的闭环自动控制；温降趋势预判单元进行基于历史数据和实时工况的铸坯温降曲线预测；补温策略优化单元进行多目标约束下的最佳补温方案寻优。

21、优选的，轧线入口协同控制模块的具体控制方式如下：

22、1）提升机协同控制：根据预测的铸坯到达时间与轧线咬钢节奏，动态调整提升机升降时序与夹送辊速度，确保铸坯以最优姿态进入轧线；

23、2）对齐装置精准定位：基于铸坯头尾温差分布与断面温差数据，控制对齐装置对铸坯进行姿态微调，保证轧制咬入角度与中心线对齐精度；

24、3）节奏匹配与信号交互：实时接收轧线当前负荷与轧制计划，动态调整铸坯入轧顺序与间隔时间，实现连铸出坯与轧线吃料的节奏同步，消除等待或积压。

25、与现有技术相比，本发明提供了一种基于温降补偿的连铸坯直送直轧智能调度系统，具备以下有益效果：

26、1、本发明通过连铸坯温度场实时感知模块与温降补偿智能决策模块的协同，采用最佳轧制时间窗口计算公式、物流时序动态计算公式与温降预测修正公式，实现对每根铸坯最佳入轧时间窗口、全流程物流时序及动态温降补偿的精准计算与在线修正，使系统达到铸坯入轧温度精确控制与炼-轧工序物流无缝衔接的有益效果，从而避免由于温度过高或过低影响产品质量以及因物流拥堵导致的等待或积压问题。

27、2、本发明通过设备预诊维护模块与温降补偿智能决策模块的联动，基于设备运行参数与工况变化趋势的关联分析，构建设备健康度评估模型，实现设备劣化趋势的提前识别与故障预测，并同步生成预防性维护计划与应急调度预案，使设备故障提前预警与生产中断风险主动规避，能有效避免因关键设备突发故障导致直送直轧中断，大幅度提升系统运行的鲁棒性与连续性。

28、3、本发明通过保温设施智能调控模块、轧线入口协同控制模块与系统集成模块的协同执行，基于温降趋势预判与多目标约束下的补温策略优化，自动匹配保温罩开度与补温强度，同时协调提升机、对齐装置等入口设备实现铸坯精准对接轧线，并通过统一数据总线与跨系统指令下发实现连铸、辊道、保温、轧线各系统的集中管控与联动优化，达到了按需精准补温降低吨钢能耗、入口协同消除衔接瓶颈以及多系统一体化集成打破信息孤岛的有益效果，在保障入轧温度精度的同时显著提升生产效率与能源利用率。