初轧厂钢锭加热和轧制过程的系统仿真研究

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1983.04.004 北京钢铁学院学报 1983年第4期 初轧厂钢锭加热和轧制过程的 系统仿真研究 热能工程系 高仲龙· 计算中心 李秀山 摘 要 本文以某初轧厂一个月实际生产的调度和现场记录数据为依据，建立了生产 过程系统仿真的数学模型，利用这些模型在计算机上对初轧厂钢笑加热和轧制过 程进行多火仿真试验和过程研究，为现场的生产调度和管理等技术人员提供决策 依据，也可供过程控制等系统研究人员参考。 一、前 言 初轧厂是钢铁企业的一个重要生产环节，均热车间又是整个初轧厂的咽喉，它连接着 间断生产的炼钢工序和连续生产的轧钢工序。在其间不仅起缓冲调节作用，而且对整个初 轧厂的产量和产品质量及收益多少都起着重要的作用，如能加强管理，有效的利用设备， 合理的调度生产将对现场生产面貌和能耗的节约产生积极影响。 为此，利用离散型仿其语言GPSS(GENERAL PURPOSE SIMULATION SY.- STEM)对某初轧厂钢锭加热和轧制生产过程进行了初步仿真研究。 一个系统在通常情况下，要经常受到系统外界因素变化的影响，这些发生于系统外部 的变化统称为在系统环境中发生的变化。在建立系统模型时，很重要的一步是根据研究目 的确定要仿真的系统和系统环境之间的界限。 这里把均热和轧制两个工序作为研究对象，或称仿真系统，就是说要仿真的系统是由 均热和轧制两个分系统构成，其它工序都看成是系统环境。 二、仿真系统的工艺概述 均热分系统中，共17个炉坑，一般只开14个左右，输入该分系统的钢锭为8.5吨沸腾 钢和9,85吨镇静钢，冷锭来自冷锭库，并且是随时可取的，热锭来自炼钢厂，从钢水出炉 到钢锭运到初轧厂，中间要经过镇静、脱模等多道工序，工序之间的传送还要受到各种随 ，二分校8艺级串业生医和群、郭长河同学参加了研究工作。 37

北 京 俐 铁 举 眺 举 报 ， 牟 结 翔 初轧厂 ‘ 钢锭加热和轧制过程的 系统仿真研究 热 能工 程 系 计 算 中 心 高仲 龙 李 秀山 摘 要 本 文 以 某初 札 厂 一个 月 实际 生 产的调度 和现 场 记 录数据 为依据 ， 建立 了生 产 过程 系统 仿 真 的数学模 型 ， 利 用这 些 模 型 在计算机 上 时初 札 厂钢 仗加 热和 札制 过 程进行 多次 仿 真 试验 和过 程研 究 ， 为现 场 的生 产调度 和 管理 等技术人 负提供 决 策 依据 ， 也 可 供 过 程控 制 等系统研 究人 员参考 启斤 心牙 一 、 目幼 巨 初轧 厂 是钢铁 企业的一个重要生产环节 ， 均热车间又是整个初轧厂的咽喉 ， 它连接着 间断生产的炼钢工 序和连 续生产 的轧钢工序 。 在其间不仅起缓冲调 节作用 ， 而且对整个初 车厂 的产量 和产品质量 及 收益多少都起着重要 的作用 ， 如能加强 管理 ， 有效的利用设备 ， 合理 的调度生产将对现 场生产面貌和能耗的节约产生积极影响 。 为此 ， 利用离散型 仿真语言 对某初轧厂钢锭 加热和轧制生产过程进行 了初步仿真研究 。 一个系统在通常情 况下 ， 要经常受到系统外界 因素变化的影 响 ， 这些 发生 于系 统外 部 的变化统称为在系统环境 中发 生 的变化 。 在建立系统模型 时 ， 很重要 的一步是根据研究 目 的确定要仿真的系 统和系统环 境之 间的界 限 。 这里把均热和轧制 两个工序作为研究对象 ， 或称仿真系统 ， 就是说要仿真 的系统是 由 均热和轧制两个分系统构成 ， 其它工 序都看成 是系统环境 。 二 、 仿真系统的工 艺概述 均热分系统中 ， 共 个炉坑 ， 一般只开 个左右 ， 输入该分系统的钢锭为 吨 沸 腾 钢和 吨镇静钢 ， 冷锭来 自冷锭库 ， 并且是 随时可取的 ， 热键来 自炼钢厂 ， 从钢水出护 到 钢锭运到初轧厂 ， 中间要经 过镇静 、 脱模等多道工 序 ， 工序之 间 的传送还要受到各种随 二分校“ 级毕业生匡和群 、 郭长河同学参加了研究工 作 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1983．04．004

机因素的影响，所以火车运到初轧厂的热锭，可能是每批一炉，也可能是每批儿炉，而每 批之间的时间间隔是随机的。由于钢锭的传搁时间不同，到达均热车间的温度也有所差 异。同时由于炼钢转炉钢水量不一致，所以每炉钢水浇注的钢锭块数不完全相同。 当一批热锭到达均热分系统时，若有空坑处于待料状态，可即时进行装炉，以提高钢 锭入炉温度，诚少热量损失，缩短烧钢时间。可以节约能耗，提高产量和质量。现场规定 对700°C以上的热锭优先装炉，即在同一批中有2炉以上的热锭时，先装温度高的。 钢锭到达均热分系统后，如果没有空坑，·则需要等待，即出现待装现象，使钢锭温度 下降，造成热量损失。 钢锭从入炉到出炉的在炉时间，要根据钢锭入炉时的温度、锭数、锭型、炉温、初始 煤气量等因素来确定，现场主要用的是快速烧钢法。 当均热炉出现空坑，且预计在相当长的时间内没有热锭到达，则从冷锭库调入冷锭装 炉。 钢锭在均热炉炉坑经过加热、均热等过程，达到轧制标准后，即可准备出炉。这时， 如果轧机正好处于可用状态，而又没有其它炉坑在出钢，就即刻出钢，如果这两个条件不 具备，已烧好的钢就要处于待轧状态。如果有多炉钢锭待轧时，一旦可以出炉轧制，则高 碳钢锭优先出护。 当炉坑连续烧钢达一定炉数时，需进行空炉化炉底，进行液体出渣，化炉时间一般为 2小时。 均热分系统的输出是钢锭出炉，又做为轧制分系统的输入，钢锭出炉是用钳式吊车将 钢锭吊出放在送锭车上，一般一次一块，送锭车将烧好的钢锭送到轧制辊道，经回转台进 入轧机轧制。一般钢锭从出炉到轧制中间传送时间为1.5分钟。 每块钢锭的轧制时间，经实地考察可以认为是服从均匀分布的。轧制的钢坯进精整车 间，即从轧制分系统输出。 在轧制分系统中，需大量辅助设备的支持才能维持正常运行。因此，当某些辅助设备 出现机械、电气故障或操作事故时，轧制就要中断，直到故障排除，才能重新运行。 当均热分系统不能对轧机连续不断地供给烧好的钢锭，轧机就要处于待热状态。 轧制分系统是三班连续生产，每次交接班要设备检查半小时，所以每班轧机可轧制时 闻最多七个半小时。 综上所述，可得到图1所示的仿真工艺流程。 其中，钢锭的到达是本系统的环境，均热和轧制是本系统的主要过程，待料时间、待 装时间、待热时间、待轧时间和等待热装时间在整个系统中是一些中间变量。对这样的系 统，就目前来讲，怎样把随机的间断到达的钢锭，经均热过程的合理调节后连续不断的对 轧机喂钢，使轧机在设备能力允许的前提下有节奏的生产，从而节约能耗，保证计划产 量，提高产品质量，这对生产是很有意义的。 38

机因索的形响 ， 所以火车运到初轧广的热键 ， 可能是每批一炉 ， 也可能是每批几护 ， 而每 批之 间的时间间隔是 随机的 。 由于钢锭的传搁时间不同 ， 到达均热车间的温度 也 有 所 差 异 。 同时由于炼钢转炉钢水量不 一致 ， 所以每炉钢水浇注 的钢锭块数不完全相同 。 当一批热锭到达均热分系统时 ， 若有空坑处于待料状态 ， 可 即时进行装护 ， 以提高钢 锭入护温度 ， 减少热量损失玉 缩短烧钢时间 ， 可 以节约能耗 ， 提 高产量和质量 。 现场规定 对 以上的热锭优先装炉 ， 即在同一批 中有 炉以上的热锭时 ， 先装温度 高的 。 钢锭到达均热分系统后 ， 如果没有空抵 则需要等待 ， 即出现待装现象 ， 使钢锭温度 下降 ， 造成热量损失 。 钢键从入炉到出炉的在炉时 间 ， 要根据钢锭入炉时 的温度 、 锭数 、 锭型 、 炉温 、 初始 煤气量等因素来确定 ， 现场主要用 的是快速烧钢法 。 当均热炉 出现空坑 ， 且预计在相当长的时 间内没有热锭到达 ， 则从冷锭库调入冷锭装 炉 。 钢锭在均热炉炉坑经过加热 、 均热 等过程 ， 达到轧制标准后 ， 即可准备出炉 。 这时 ， 如果轧机正好处于可用状态 ， 而又没有其它炉坑在出钢 ， 就 即刻出钢 ， 如果这两个条件不 具备 ， 已烧好的钢就要处于待轧状态 。 如果有多炉钢锭待轧时 ， 一旦 可 以 出炉轧制 ， 则 高 碳钢锭优先 出炉 。 当炉坑连续烧钢达一 定炉数时 ， 需进行空炉化炉底 ， 进 行液体出渣 ， 化炉时间一般为 小时 。 均热分系统的输出是钢锭 出炉 ， 又做为轧制分系统的输入 ， 钢锭出炉是用钳式 吊车将 钢锭 吊出放在送锭车上 ， 一般一 次一块 ， 送锭车将烧好的钢锭送到轧制辊道 ， 经 回转台进 入轧机轧制 。 一般钢锭从 出炉到轧制 中间传送时间为 。 分钟 。 每块钢锭的轧制时间 ， 经实地考察可 以认为是服从均匀分布的 。 轧制的钢坯进精整车 间 ， 即从轧制分系统输出 。 在轧制分系统中 ， 需大量辅助设备的支持才能维持正 常运行 。 因此 ， 当某些辅助设备 出现机械 、 电气故障或操作事故时 ， 轧制就要 中断 ， 直到故障排除 ， 才能重新运行 。 当均热分系统不能对轧机连续不断地供给烧好的钢锭 ， 轧机就要处于待热状态 。 轧制分系统是三班连续生产 ， 每次交接班要设备检查半小时 ， 所 以每班轧机可轧制时 间最多七个半小时 。 综上所述 ， 可 得到 图 所示 的仿真工艺流程 。 其 中 ， 钢锭 的到达是本系统的环境 ， 均热 和轧制是本系统的主 要过程 ， 待料时间 、 待 装时间 、 待热时 间 、 待轧时 间和等待热装时间在整个系统 中是一 些 中间变量 。 对这 样的系 统 ， 就 目前来讲 ， 怎样把 随机的间断到达 的钢锭 ， 经均热过程 的合理调节后 连续不断的对 车机喂钢 ， 使轧机在设备能力允许的前提下有节 奏的生产 ， 从而节 约能耗 ， 保 证 计 划 产 量 ， 提高产 品质量 ， 这对生产是很有意义 的

都锭到运记录各种参数 特料 有空护？ N 待装 Y 记录空炉导 空炉有余？ N 有热锭？ 等待热装 N 装热锭 装冷锭 确定加热割度 N 待热 轧机空？ N 温度够？ 轧机空？ N待轧 Y 传送 轧制 结束 图1仿真的工艺流程 三、系统仿真用到的有关概率统计模型 根据实际系统的工艺过程和系统仿真的需要，以实际系统的调度数据和生产记录为依 据，确定了一系列的数学模型。例如： 1。铜锭批到达模型 若以2小时为时间单位，则钢锭在2小时之内，发生批钢锭到达的概率服从泊松分布： P(n)=A"ea (n=0,1,2,…) nl 其中入=2.11批/2小时，即平均每2小时的到达批数约为2。概率密度如图2所示。 从炼钢厂用火车运来的每批钢锭的炉数，每炉钢的钢种、锭型、钢锭块数及温度等分 布函数的图形如下（见图3一7，图中RN1为在0一1之间均匀分布的随机数）。 39

图 仿真的工艺流程 三 、 系统仿真用到的有关概率统计模型 根据实际系统的工艺过程和系统仿真的需要 ， 据 ， 确定了一系列 的数学模型 。 例如 ， 。 棍位批到达模型 以实际系统的调 度数据和生产记录为依 若以 小时为时 间单位 ， 则钢 锭在 小 时之 内 ，发 生 批钢锭到达的概率服从泊松分布 入 一 、 二 ， ， ， … 其 中入一 批 小时 ， 即平均每 小时的到达批数约为 补概半磐想巴噢乃 从炼钢厂用火车运来的每批钢锭的炉数 ， 每炉钢 的钢种 锭笋 甲罗 布 函数的 图形如下 见 图 一 ， 图中 为 在 一 之 间均匀分布 的 随机戴

0.26 炉数 0.2 0.12 0,1 0.50.780.961.0RN1 批小时 图2钢锭批到达的概率密度 图3每批炉数分布图 (图批/小时为批/2小时) 、锭数 16 15 铜种 锭型 13 9.85吨慎静铜 11 8.5纯沸牌钢 0.020.10.35 RNI 0.751.0kN1 0.0G 图4钢种锭型分布 图58.5吨沸腾钢每炉钢锭块数分布 锭 湖度 950 3 850 12 800 750 700 0.10.35 0.851.0RN1 650 10.10.170.470.7 0.1N1 0.05 图69.85吨镇静钢每护钢锭块数分布 图？钢锭到达均热分系统时的温度分布 2。影响生产的故障到达模型 以每班8小时为时间单位，发生·次故障的概率也服从泊松分布。 P(n)=.(1.56)e-1.s8 (n=0,1,2,…) nl 影响生产的故障分大、中、小三类，故障检修所需要的时间各不相同。故障种类及检 修时闻分布如下。 40

概率 。 ， 护数 批广小时 ’ 门 叫 尸州 弓一一一一二一 二一一一 之 图 钢锭批到达的概率密度 图 每批炉数分布图 图批 小时为批 小时 嘿 一 一门 ，，，上乃廿几 钥 种 娜 例 电俄 醉钥 氏 咧沸助炯 尸 】 交艺 弋付 匕一 吨沸腾钢每炉钢锭块数分布 ，‘月卜卫，趁 阵 卜目︸比︸ 国准的 、﹄ 图 钢种锭型分布 会七数 了 厂一一 月 】 － 广 一州 － 飞 三，三 马，曰内， 黑 冈 图 吨镇静钢每 炉钢锭块数分布 图 钢锭 到达均热分系统时的温度分布 形响生产的故陈到达 模型 以每班 小时为时间单位 ， 发生 次故障的概率也服从泊松分布 。 。 一 一 ， ， ， ， … 影 响生产的故障分大 、 中 、 小三类 ， 故障检修所需要的时间各不相同 。 故障种类及检 修时 间分布如下

水枚类 大3 中2 小1 0.2040.60.821.0 -RNI 图8故障类型分布 。4 检修时间（分） 检修时间（分） 检修时间（分） 60 15 50 240 10 40 180 30 120叶 0.50.721.0RN 20 60 0.210.350.651.0RNi 0.92 0.570.711.0RN1 图9小故障检修时间分布 图10中故障检修时间分布 图11大故障检修时间分布 3。烧钢时间的确定 若装炉钢锭温度在700C一950C的范围内，烧钢模型在取0.01的比例因子后，可按 下式确定总的烧钢时间。 9.85吨镇静钢 t总=5.5484-0.936(t红-T0)-0.094tD2 +0.035Bo2+0.04x2 8.5吨沸腾钢 t总=4.219-0.0621tn2+0.3112tDW-0.0312TLBo 其中 ℃总一总的烧钢时间影 二一装钢时的炉温； ℃D·,一装钢时的锭温影 B0初始煤气量， W二一装入量。 若装炉钢锭温度在700C以下，总的烧钢时间就按操作手册查表确定。 四、用GPSS框型处理均热过程的仿真流程 将所建立的数学模型寓于实际生产流程，本仿真系统可由如下几个模块构成。 41

事 故类 大 ” 小 ‘ 厂‘ 钾，任，一一引以 艺 。 个 图 故障类型分布 检修时间 分 检修时间 七分 检修时间 分 乙，二 已恤内 八八︸ 兮内工月八甘”︸ ‘ 一一杏甲‘ ，一一 甲 孟一一一一人 粼成节宁执 ‘ 图 小故障检修时间分布 图 中故障检修时间分布 图 大故障检修时间分布 烧钢时间的确定 若装炉钢锭温度在 。 。 一 。 。 的范围内 ， 烧钢模型在取 的比例因子后 ， 可 按 下式确定总的烧钢时间 。 吨镇静钢 丫 总 二 一 。 丫。 一 。 一 丫 “ 。 。 丫 吨沸腾钢 丫 总 一 丫力 丫 。 一 丫 其 中 下总 三于命总的烧钢 时间， 丫 任升 装钢时的炉温 丫” ，，， 装钢 时的锭温 ‘ 三三初始煤气量 装入量 。 若装炉钢锭温度在 以下 ， 总 的烧钢 时 间就按操作手册查 表确定 。 四 、 用 框型处理均热过程 的仿真流程 将所建立的数学模型离于 实际生产流程 ， 本仿真系统可 由如下几个模块构成

三资工作制控制 各种变登及参收的统计功能 冷皖博入处理 均热过程处理 轧钢过程处理 入炉、烧钢、山炉) 热皖批到达 及炉戴转换 待轧扫描处理 故障影响处理 待装扫描处理 化护处理 图12 系统仿真的模块结构 炉率件 途取空坑抗早 钢锭排队 准备装炉 等待轧机的 不可用 可用状态 确定待装时问并按日历 一可用 对每班进行待载统计 占用小车准备传送啊使 寒计总梅 进行钢锭脱队的哺关统计 酸时问 良事件由小车传 占用炉坑进行装护 舉放小车，累计出炉坑能藏 根据护半件的钢种、笑型及 N 是本 铜使的最后一 锭温等计算烧钢时间 块？ 带 转 累计出坑数 1 进化炉 要化炉底？ 座模块 各种烧罪过程，到把钢绕好 N 按日历对每班 按含碳童高 有刑的护坑在 统计占抗时间 低挂待轧生， 待轧7 成为待轧扫 N N 描的对象 乳机可用 累计总占坑时问 Y 炉率件占用轧机 聊放炉坑 炉事件派生 胡锭喜件 篚中件 进轧制分系能 按日历对每班统计出坑护效旋到均 热分系统时的选度，入炉时锭温 显计总入炉温衡 炉事件 图13入炉、烧钢、出炉示意图 消失

三班工作制控制 各种变里及参数的统计功能 一 一 － 一 ， 冲健。 入 处理 均热过程 处理 入 炉 、 烧钢 、 山护 轧制过怪处理 热健批到达 及护数转换」 待轧扫描处理 一一一 故障影响处理 待装扫描处理 匣亚 图 系统仿真的模块结构 炉事件 选取 准 空 备 坑 装 坑 炉 号 一 钢锭排队 不可用 确定待装时间并按 日历 对每班 进行待装统计 等待轧机的 、 可用状态 户 、 二醒匕一 占用小车准备传送俐健 皿计总待 装时间 进行俐锭脱队椭关统 小车传 占用沪坑进行装炉 称放小车 、 爪 计出护坑挂徽 根据护事件的 钢种 ， 键型及 锭温等计算烧钢时 间 钢食伪最后一 块 散 转 … … ， …… ‘ 二匕理‘ 皿计出坑数 要化沪葡卜 名 各种浇钢 过程 ， 到把钢浇好 进化护 底桩块 按 含碳 里高 低挂待轧链 ， 成为待轧扫 描的对象 有别的护坑在 、 、 待轧 洲 按 日历对每班 统计占坑时河 君 爪计总占坑时间 彝止 沪事件占用轧机 称放炉坑 沪事件派生 纲锭事件 拨 日…历对每 气 班 二 统计 户 出坑 已 炉效 』 铃 竺 猪 到均 热分系统时的 以 度 ， 入 护时健沮 进轧制分系统 嫩计总入沪温 炉事件 消失 图 ” 入炉 、 烧钢 、 出炉示意图

对模块的处理流程，这里仅以均热过程中包括的入炉、烧钢及出炉的处理为例，先用介子 工艺和仿真之间的语言表示成图13，然后引入图14较详细的将该过程用GPSS框型表示出 来。 护事件 6XHI,PF 卷在待装扫描棋块中保存在XHI中的 空炉坑每传送铅炉事件参数PF6 ASSIGN MARK 7PE 将炉事件到达该框的时刻记录在PF7 MARK 改变炉事件的生成时刻 XFI:记永日历天数 ④ MSAVE ALUE XF2:记录每日班次 1XE1XF2y￥DZS,MH V羊DZS:各炉锕锭待装时问函数 MH1:黑计每日每班待装时间的矩炸 TABU凡ATE 统计热锭待装时问分布 12,W￥OZSPF 将该炉热锭的待数时间传送给PF12 ASSIGN SAVEVALUE 将该炉热锭的待装时间属加到XF4 V￥5zSXE 将在钢锭批到达处理中归到第一织 REMOVE 的炉事件移动出来（称为出组） 1 将要入护的坑号相对应的开关置设定块态 入炉占坑 0 SEIZE 5 ADV ANCE 炉率件在本框停滑到把该护解锭装完。 PF2 LYES 钢种锭型分 NO V,V,为烧钢时 类的判断 根据钢种锭型和来锭温度 间的确定函数。 驳传各知热烧钢过程 TRANSFER FN￥GRLK2e FN￥GRLKP ADVAN ADV AN ADV AN ADVAN ADVAN ADVAN ADVAN ADVAN C C CE CE C 840,80 960 80 1080 860 104080 180 TEST 图14一1均热过程的仿真流程 43

对模块的处理流程 ， 这里仅以均热过程 中包括的入炉 、 烧钢及 出护的处理为例 ， 先用介于 工艺和仿真之 间的语言表示成 图 ， 然后 引入 图 较详细的将该过程用 框型 表示 出 来 。 。 将在待装扫描模块 中保存在 中的 空炉坑号传送 给炉事件参数 ② 将沪今件到达该框的时刻记录在 ⑧ ④ 改变炉事件的生成时刻 记录 日历天数 记 录每 日班次 丫 ⑥ 卜 飞 各护钢锭待装时问函数 累计每 日每班待袭时问的矩阵 统计热锭待装时间分布 ， 丫 ⑥ 如 一一 将该炉热锭的待装时间传送给 ⑦ 人 粉了 碗窗了节 将该护热健的待装时间爪加到 ‘ ⑧ 石 将在钢健 批到达处理 中归到第一 组 的护事件移动 出来 称 为出组 将要入护的坑号相对应 的开关里设定状态 ⑧ 石 入 炉占坑 护、 〕 了亡 人 护事件在本据停海到把该沪钾健装完 。 炯种健型分 拿的到断 口 根据钢种健型和来健温度 版转各加热烧钢过程 ‘ ， 为烧钢时 间的确定函数 。 丫 丫 。 畔 舔 户 丝 引 ， 人 ， 冬匕 一 人 人川 、 图 一 均热过程 的仿真流程

rEsT V￥RD2:待轧用户链中事件数函数 判断带轧选 BV6:确定轧机是否处于可用状态的理 上有炉事件1@ TEST No ￥8RD2E0 辑函敷 YES 判轧机可用1@ TEST No 及V6E1 YES 将炉事件包含的 MARK PF SAVEVALUE 宝数保存到XH2 2,PF2,XH FN￥ZHZ 将轧机开关量 于设定状态 的 LOGIC 网 s PRIORLTY 按优先级挂 护件派生事件 ⑧ SPLIT PR LINK 护事件去向 1F 省矩阵MH2 e MS AVEV ALUE 院事件去向 票计每日每 2XF1XF2LHH EI 待礼并记录待开始时 班出坑炉戴 在矩阵HH累计 甲 MSAVEVALUE 每日每班炉事件到达 XFXF22FMH均热分系统的院温 判入炉时的实际 祖度是热良13 TEST No V7KGEO YES 在矩阵MH4 厚计每日每 MSAVEVALUE 班入炉时候温 FLXFZV7MH SAVEVACUE 螺计总的入炉锭出 6*,V7,XF 色 TABU LATE 4 统计钢饱入炉温度分布 TERMIN ATE 炉事件消失 图14-2 均热过程的仿真流程 44

…黔 石 石 人 」 护事件消失 图 一 均热过程的仿真流程

QUE1L 梅出炉的筐 事作排队 QUEUE 坑号相应 B 开关复位 LOGIC 透操乳机的 GATE 可用状态 FV ■ 在矩阵MX2 MSAVEVALUE 若轧机可用 使用传遗细 君完 能的小车 园 SEIZE XH.XE2.MIMX 解锭脱离队 SAVEVALUE 在XF能计总 列的统计 DEPART 1) 占坑时问 3',MI,XF ADAVNCE 西 TABULATE 统计钢锭古坑 占用小车的时间 3 时间分市 弹放小车 RELEASE 出坑锭数 ① SAVEVALUE 计单元清景 3-,PF2,XH 出坑能数 够 SAVEV ALUE 累计到XH3 3 1,XH RELEASE 牙每放相应 炉坑 本炉钢锭 N行 全出完” 出炉乳制 本炉最后一块 YES 在知阵M1I3 了R ANSFE锭无条件转 Z15 统计各坑出 MSAVEVALUE 轧拼模块 炉数 3'1PE6.LMX LOGIC 轧制处理興块 花机开关复位 17 R 日 TR ANSFER YESTEST MX3(1,PF6)mE"15 SPL2 转化炉 判屡化炉？ No 化炉处理模块 图14一3均热过程的仿真流程 45

掩出护的位 事件排队 人 杆 ’ 石 化沪处理棋块 图 一 均热过程 的仿真流程

五、仿真结果 仿真系统的系统模型设定后，确认模型，即验证模型的合理性及适用范围是模型应用 的不可缺少的步骤。由于该仿真过程引入了随机因素，所以仿真输出的各种变量都带有一 定随机性，为了获得系统的真实值，对各种方案的多次仿真结果，采取消除初始偏置和用 分批平均法消除各批数据间的互相关，再用统计方法进行分析求值，从而得出各种系统输 出变量的真值，及真值落入给定估值区间的概率。例如按此法得出日轧制吨位的均值为 5452.6吨，轧制吨位的真值以95%的慨率落入(5452.6±10？)吨。同样可确定其它变赴 的真值。 仿真结果与实际系统的统计数据列表如下： 均值项目 实际数据 仿真结果 日轧制产量 5451.3吨 5452,6吨 月轧制登 14万吨 14.5万吨 轧机作业率 81% 85% 入护祖度 830°C 785C 日故障时间 82.9分钟 79.8分钟 月故碑次数 113次 132次 4 每日每炉的空坑时间 107分钟 134分钟 通过上述几项主要指标的比较可以看出，仿真的模型系统和实际系统的活动情况基本 是一致的。这说明系统模型的结构和有关数学模型的精度是合理的，也证明系统仿真的手 段是系统研究和过程研究的有效工具。 在系统模型确认后，又设计了各种不同的生产方案，进行了实时仿真，根据仿真结果 的分析还可得到如下的结论。 1.实际系统在正常生产时，开14个炉坑，对这样一个系统，不需改变任何设备条件， 若将烧冷锭的规定改成空炉待装时间为1.5~2小时就可适时装入冷锭，则空炉时间可大幅 度减少，月轧制吨位将增加1.5万吨左右。 2,如果要按实际系统的原产量进行生产，只要稍许改善来锭的温度分布或稍许调整热 锭到达的时间间隔，只要开13个炉坑，系统照样能充裕的完成月吨位轧制任务，这样既可 减少能源消耗，又威少维修费用。 3.在系统仿真的过程中，可以得到实际系统中没有记录的各种参数和中间变量的数值 结果。这些结果可为现场的生产规划、经济预测及进一步优化仿真提供重要的依据。 参考文献 [11 G·戈登著杨金标译系统仿真治金工业出版社1982年 [2]离散型乡：2一之日·氵又分4 GPSS入门编HⅡTAC阳和54年 46

五 、 仿 真 结 果 仿真系统 的系统模型设定后 ， 确认模型 ， 即验证模型 的合理性及适用 范围是模型应用 的不 可缺少 的步骤 。 由于该仿真过程 引入了随机 因素 ， 所 以仿真输出的各种变量都带有一 定随机性 ， 为 了获得系统的真实值 ， 对各种方案的多 次仿真结果 ， 采取消除初始偏置 和用 分批平均法消除各批数据间的互相关 ， 再用统计方 法进 行分析求值 ， 从而得 出各种系统输 出变量 的真值 ， 及真值落入给定估值区 间的概率 。 例如按此 法得 出 日轧制 吨位 的 均 值 为 吨 ， 轧制吨位的真值以 的概率落入 士 吨 。 同样可 确 定其它 变量 的真值 。 仿真结果与实际系统 的统计数据列表如下 均 值 项 目 实 际 数 据 仿 真 结 果 日 车制产皿 。 ‘ 。 吨 。 吨 月轧制量 万吨 。 万吨 轧 机作业 率 人炉温度 日故障时间 …一二……亘三二三… 一一竺竺竺一 一 竺竺 一 。 分钟 月故障次数 次 每 日 每炉的 空坑时 间 分钟 分钟 通过上述几 项主 要指标的比较可 以看 出 ， 仿真的模型 系统和实际系统的活 动情况基本 是 一致 的 。 这 说 明系统模型 的结构和有关数学模型 的精度是合理 的 ， 也证 明系统仿真的手 段是系统研究和过程研究的有效工具 。 在系统模型确认后 ， 又 设计 了各种不 同 的生产方案 ， 进 行了实时仿真 ， 根据仿真结果 的分析还 可 得到如下 的结论 。 。 实际系统在正常生产时 ， 开 个炉坑 ， 对这样 一个系统 ， 不 需改变任何设备条件 ， 若将烧冷锭的规定改成 空炉待装时间为 小时就可适时装入 冷锭 ， 则空炉时间可 大幅 度 减少 ， 月轧制吨 位将增加 乐万 吨左右 。 如果要按实际 系 统的原产 量进行生产 ， 只 要稍许改善来锭的温度分布或稍许调 整 热 锭到达 的时 间间隔 ， 只 要开 个炉坑 ， 系统照 样能充裕 的完成 月吨位轧制任 务 ， 这 样既 可 减少能源消耗 ， 又减少维修费用 。 在系统仿真的过程 中 ， 可 以 得到实际系统 中没 有记录 的各种参数 和中间变量 的数值 结果 。 这些 结果可为现场的生产规划 、 经济预测及进 一步优 化仿 真提供重要的依据 。 〔 · 戈登 著 杨金标译 」 离散型 ， 定二 卜 一 夕 月 ， 入 门 编 圣 参 考 文 献 系统仿真 冶金工业 出版社 年 久 于 人 昭和 年