目前，我國已建和在建的寬帶鋼熱連軋生產(chǎn)線總數(shù)達到80條，設(shè)計產(chǎn)能超過2.5億噸。由于生產(chǎn)條件復雜，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”計劃集成與調(diào)度技術(shù)，自動控制技術(shù)和板形綜合控制技術(shù)已發(fā)展為熱軋寬帶鋼生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵共性技術(shù)，對于節(jié)能降耗、產(chǎn)品質(zhì)量控制、企業(yè)經(jīng)濟效益提高等具有決定作用，應當給予更多的關(guān)注。
一體化新工藝優(yōu)勢凸顯
在整個帶鋼生產(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。針對寬帶鋼生產(chǎn)過程中，煉鋼、連鑄、熱軋三大工序的一體化生產(chǎn)新工藝和節(jié)能減排的實際需求，從生產(chǎn)管理機構(gòu)重組、業(yè)務(wù)流程再造、工藝集成方案優(yōu)化和集成計劃與調(diào)度系統(tǒng)研發(fā)等方面進行系統(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)計劃集成與動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)完整的運行平臺和系列技術(shù)，主要包括以下幾個方面：
生產(chǎn)計劃集成與調(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，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)的具體要求進行適當?shù)牟眉簟⑦m配、重組，以滿足企業(yè)個性化設(shè)計的要求。通過消息集成中心和其他通信接口，可實現(xiàn)與企業(yè)ERP系統(tǒng)以及煉、鑄、軋生產(chǎn)控制系統(tǒng)間無縫對接，既保持了系統(tǒng)的獨立性，又使整個企業(yè)信息化系統(tǒng)融為一體。
適合不同生產(chǎn)工藝的煉、鑄、軋集成計劃與調(diào)度模型以及相應的優(yōu)化算法。這些算法主要包括基于約束規(guī)劃的熱軋CCR批量計劃算法，基于遺傳算法的HCR批量計劃優(yōu)化算法，基于改進遺傳算法的HCR板坯入庫決策優(yōu)化算法，基于改進蟻群算法的DHCR批量計劃優(yōu)化算法、混裝計劃優(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、銜接問題，為一體化計劃的實施提供依據(jù)，大大簡化了決策的過程，日計劃編排時間可由人工編制時的幾個小時縮短為30分鐘。
基于規(guī)則推理的動態(tài)調(diào)度與策略化動態(tài)調(diào)整的三大工序調(diào)控方案和實施技術(shù)。基于規(guī)則推理的動態(tài)調(diào)度技術(shù)主要是通過銜接區(qū)物流管制與動態(tài)調(diào)控，實現(xiàn)鑄軋間物流的動態(tài)銜接與匹配，自動消除多鑄機、多流供料時生產(chǎn)節(jié)奏上的差異，保證了DHCR生產(chǎn)工藝的實施。策略化動態(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)計劃中斷，須動態(tài)調(diào)整作業(yè)計劃的問題。該技術(shù)通過決策支持系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)較好地解決了生產(chǎn)實踐中的難題。
一體化計劃集成與調(diào)度技術(shù)用于武鋼二熱軋生產(chǎn)線，實現(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
板形是寬帶鋼一項非常重要的質(zhì)量指標。若板形控制技術(shù)配置完備、先進，則可以增加生產(chǎn)線主動控制帶鋼板形的能力，以適應各種軋制條件下的板形控制要求。寬帶鋼熱軋機的板形綜合控制技術(shù)的配置主要包括以下內(nèi)容：
粗軋機和精軋機的全部機架采用變接觸支持輥技術(shù)，自動消除輥間“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，增加軋機對板形干擾因素的抵抗能力，改善軋機的板形調(diào)控性能，降低軋輥消耗。
在精軋機組的上游機架（如F1～F4）采用高效變凸度工作輥技術(shù)，通過竄輥使其板形調(diào)節(jié)能力與帶鋼寬度成線性關(guān)系，在大幅度增加軋機整體板形控制能力的同時，增強對窄規(guī)格的板形調(diào)控能力。
在下游機架采用常規(guī)工作輥，通過軋輥往復周期的竄動，均勻化軋輥的磨損，以適應自由規(guī)程軋制的要求。為兼顧整個軋制單位內(nèi)的板形控制，設(shè)計了特殊的變行程的常規(guī)工作輥竄輥策略。針對特殊的品種，如硅鋼，也可在末機架或末兩個機架采用非對稱工作輥技術(shù)，實現(xiàn)板形控制和磨損控制的雙重功能，對帶鋼邊部板形進行有效控制。
考慮熱帶鋼軋機板形控制特性的上下游輥形配置策略，采用能適應靈活輥形配置的、功能齊全的板形控制模型，包括過程控制級的板形設(shè)定模型、板形自學習模型和基礎(chǔ)自動化級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償策略，實現(xiàn)高精度的板形自動控制。
先進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到很高的水平，并且生產(chǎn)線對自由規(guī)程軋制的適應能力很強，同寬軋制量可達70千米，逆寬跳躍可達300毫米。自由規(guī)程軋制的實現(xiàn)，不僅可降低軋輥消耗，減少輔助生產(chǎn)時間，對于提高熱裝率并由此降低能耗也有好處。
自動控制技術(shù)提升產(chǎn)品精度
自動控制技術(shù)對熱軋寬帶鋼的產(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)線的先進程度。國內(nèi)經(jīng)過多年的消化、吸收和創(chuàng)新，開發(fā)成功全套熱連軋工藝模型和控制模塊，并成功應用于武鋼1700mm、重鋼1780mm等多條熱連軋生產(chǎn)線，取得了好的控制效果。自動控制系統(tǒng)的開發(fā)和應用也為今后的技術(shù)升級和進步奠定了扎實的基礎(chǔ)。
自動控制系統(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)工藝特點以及自動控制系統(tǒng)硬件、軟件的發(fā)展趨勢，以保證整個系統(tǒng)的先進性、可靠性、開放性和便于維護。
先進控制功能。這主要包括規(guī)程計算、AGC子系統(tǒng)、精軋溫度控制、卷取溫度控制等功能。
規(guī)程計算。規(guī)程計算對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，軋件從出爐到卷取完成這段時間內(nèi)要進行多次規(guī)程設(shè)定計算，包括預計算、再計算、后計算、模型自適應。
AGC子系統(tǒng)。該系統(tǒng)開發(fā)了各種AGC控制算法及組合使用策略，包括厚度計AGC、監(jiān)控AGC、前饋AGC等。另外為了提高厚度控制精度，使穿帶、拋鋼過程穩(wěn)定，采用多種補償方案，如兩側(cè)油缸的同步控制、伺服閥流量補償、咬鋼沖擊補償、軋輥偏心補償?shù)取GC的關(guān)鍵參數(shù)采用專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等先進算法進行整定和優(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精軋機組時的溫度控制在所要求的范圍內(nèi)，并為全長終軋溫度控制提供良好的初始條件。在精軋預設(shè)定計算時，該系統(tǒng)根據(jù)預測的精軋入口處帶鋼全長溫度變化，計算出合適的溫度加速度，通過加速度控制帶材全長溫度的波動趨勢。
卷取溫度控制。相對于傳統(tǒng)的統(tǒng)計回歸模型，該系統(tǒng)采用基于有限差分算法的溫度預報模型，可以比較細致地考慮換熱邊界條件、厚度方向熱傳導、帶鋼熱物性參數(shù)與帶鋼的溫降之間相互影響的關(guān)系。
自動控制技術(shù)可助力縮短熱試的時間、盡早達產(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)格的自動擴展，包括高牌號的無取向硅鋼、高級別的管線鋼、先進高強鋼等品種均能實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，在薄規(guī)格耐磨板生產(chǎn)方面也實現(xiàn)了重大突破。