一种冷轧热镀锌工序锌资源管控平台及管控方法

1.本发明属于冷轧带钢连续热镀锌技术领域，具体涉及一种冷轧热镀锌工序锌资源管控平台及管控方法。


背景技术：

2.热镀锌生产过程是使熔融金属锌与铁基体反应而产生锌铁合金层，从而使基体和镀层二者形成紧密结合，进一步提高钢铁板带材产品的抗腐蚀能力。其工艺为：热镀锌前先需要将钢铁板带材制品进行酸洗，以去除钢铁制件表面的氧化铁颗粒；酸洗后进行轧制，使板带材达到目标厚度；再通过脱脂处理去除带钢表面轧制后的残油和残铁污染物；清洗完成后进入退火炉进行调质处理，消除带钢内部应力，使带钢达到热镀前的准备状态；从退火炉出来后，带钢被送入热浸镀槽中完成热镀过程。
3.热镀锌产品通常具有镀层稳定均匀，附着力强，使用寿命长等优点。热镀产线最主要的原料成本就是锌的消耗。现有主流的热镀锌产线采用的是待处理带钢连续通过盛放熔融锌液的锌锅，依靠锌的附着完成热镀，因此锌液在生产过程中会不断被消耗掉，需要及时进行补充作业。生产中的补充主要采用的是纯度大于99.2％的锌锭，其重量最大可以达到2吨左右，最大长度超过2m。由于锌的不断消耗，现场通过动态跟踪加锭作业的方式对锌进行补充。锌的消耗主要有两个方面：一个是带钢表面热镀锌的覆盖，这个是正常的消耗；另一个是熔融锌与带钢表面的铁粉颗粒发生冶金反应，形成锌渣或者被氧化形成zno，这个是非正常的消耗。生成的锌渣一方面会部分在带钢表面聚集造成产品异议，同时由于捞渣作业引起了最主要的锌损失，对热镀锌板带产品质量和成本控制均造成了非常不利的影响。
4.现阶段钢铁行业中冷轧热镀锌的锌资源管理的主要问题有：围绕锌资源的管理较为混乱，多头管理导致锌锭消耗总量无法平衡；出入库均采用人工方式登记，锌锭流转容易错漏；锌渣管理流于形式，未实现锌资源的闭环管理；影响对锌非正常消耗的优化和工艺调整。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种冷轧热镀锌工序锌资源管控平台及管控方法。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种冷轧热镀锌工序锌资源管控平台，包括数据中台和业务中台，数据中台包括：入库抽检数据、锌锭分级体系、入出扫码称重、最优路径、加锭序列及周期和锌锅成分；业务中台包括：入库系统、出库系统、运输系统、运行系统和精细化系统；
8.入库系统包括采购预警模块、锌锭抽检模块、锌锭分级体系、锌渣入库模块和扫码称重模块；出库系统包括出库扫码模块、锌锭定位模块、无人移库单元和锌锭去向管理模块；运输系统包括agv多车协同模块，覆盖全基地范围，并实现库区内移动、产线锌锭及锌渣的运输；运行系统包括自动挂锭装置和锌锭翻转装置；精细化系统包括采购预测模块、锌液
成分管控模块、锌渣量计量及管控模块和智能生产辅助模块。
9.进一步地，所述采购预警模块在锌锭库存少于订单所需量时进行预先提醒；
10.锌锭抽检模块按照随机抽检算法，对一批次产品进行抽检，抽检结果自动上抛系统；
11.锌锭分级体系包括不同品种的锌锭编码管理、大小锭设置、入库批次设定、供应商管理；
12.锌渣入库模块完成对不同基地、分厂、产线的锌渣的收集工作，并完成不同热镀锌产品品种与锌渣量、现场锌锅工艺条件的关联；
13.扫码称重模块对入库的锌锭进行逐块称重和扫码入库，对入库重量和种类信息进行提取，并建立锌锭库内每一块锌锭的定位信息。
14.进一步地，出库时，根据所述锌锭的定位信息来取用锌锭，并依靠运输系统实现锌锭去向跟踪。
15.进一步地，所述agv多车协同模块中设置有无人导航车单元，无人导航车单元由若干台agv构成，实现去往不同分厂、产线物料发送和接收的信息接驳。
16.进一步地，所述自动挂锭装置进行挂锭作业，并对不同种类锌锭挂锭时间、加锭频率和总加锭序列进行数据记录和上抛；
17.所述锌锭翻转装置可实现大型锌锭柔性翻转以及大小锭的切换需求。
18.进一步地，对于成熟产品，所述采购预测模块根据该产线订单和历史数据提取的锌锭消耗量自动匹配不同种类的锌锭采购量；
19.对于新产品，采购预测模块在已有的成熟产品不同锌锭消耗的比例基础上进行拟合，逼近最低库存量，自动形成锌锭的购买订单。
20.进一步地，所述锌液成分管控模块对锌液成分实时测定，并将数据上抛到数据中台中进行处理，其数据对锌液质量进行跟踪，并对加锌的序列可以提出优化建议；
21.进一步地，所述锌渣量计量及管控模块是基于各基地、分厂或产线不同的锌渣数据和每个班组对锌资源管控的能力和水平进行评价。
22.进一步地，所述智能生产辅助模块对加锌作业和加锭序列进行优化。
23.一种冷轧热镀锌工序锌资源管控方法，使用上述管控平台进行管控。
24.本发明的有益效果：本发明提供的资源管控平台，能够在实现对热镀锌产线锌资源的整体管控，确保所有锌资源相关业务清晰可控，总量平衡；为锌锭在冷轧热镀锌从采购、入库、出库、使用、锌渣回收及锌锅工艺改进提供一揽子解决方案；改善锌渣引起的产品质量缺陷，降低锌锭的库存成本，进一步提升热镀锌产品的定价准确性，提高机组作业的智能化水平，降低锌渣这种非必要锌消耗的发生量。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本发明管控平台的整体框架结构示意图；
27.图2是本发明管控平台的方案实施流程框图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
29.如图1所示，一种冷轧热镀锌工序锌资源管控平台分为制造基地级、分厂级和产线级三个管控级别；管控平台包括数据中台和业务中台，其中，数据中台包括：入库抽检数据、锌锭分级体系、入出扫码称重、最优路径、加锭序列及周期和锌锅成分；业务中台包括：入库系统、出库系统、运输系统、运行系统和精细化系统；围绕锌资源相关的主要数据放在数据中台中，业务则放在业务中台中，利用数据中台和业务中台平台技术打通不同单位层级时间和空间上的限制，形成不同业务的数据勾连和共享，并对整个体系内锌资源的使用效率和能力进行评价，形成锌资源管控数据驱动的新的业务形态。
30.入库系统包括采购预警模块、锌锭抽检模块、锌锭分级模块、锌渣入库模块和扫码称重模块；
31.采购预警模块是在锌锭库库存明显少于订单所需量时进行预先提醒(其数据基准来自于精细化系统中的采购预测模块)；锌锭抽检模块可以按照公司采购部门的要求形成随机抽检算法，对一批次产品进行抽检，抽检结果自动上抛系统，除了对现场锌锭进行管理外，还能形成对供应商产品质量的持续评价；锌锭分级体系包括不同品种的锌锭编码管理、大小锭设置、入库批次设定、供应商管理等子模块；锌渣入库模块完成对不同基地、分厂、产线的锌渣的收集工作，并完成不同热镀锌产品品种与锌渣量、现场锌锅工艺条件的关联，可以为后续减锌渣工艺调整提供支持；扫码称重模块主要对入库的锌锭进行逐块称重和扫码入库，除对入库重量和种类信息进行提取外，还能够建立锌锭库内每一块锌锭的定位信息，实现入库锌锭的数字化管控。
32.出库系统实现的是入库的反向动作，与入库系统采用同套设备，出库仅扫码不称重；根据入库的锌锭定位信息实现锌锭的即时取用，并依靠运输系统实现锌锭去向跟踪。出库系统包括出库扫码模块、锌锭定位模块、无人移库单元和锌锭去向管理模块。出库扫码模块主要用于出库管理，动态跟踪锌锭使用情况。锌锭定位模块主要用于记录某块锌锭的空间位置，便于快速找到，并可根据历史数据优化锌锭的摆放便于快速存取。无人移库单元是采用agv小车和无人吊车组成的吊装和搬运作业单元，实现入出库、库内转运和锌锭外发功能。锌锭去向管理模块用于取得锌锭发往的不同机组和消耗情况，并完成信息的自动上抛。
33.运输系统包括agv多车协同模块，并覆盖全基地范围内多个分厂、多条产线，实现库区内移动、产线锌锭及锌渣的运输；如运送的是锌锭，则需要自动完成锌锭种类、重量等信息的接驳，锌渣则需要关联热镀锌产品品种信息和机组信息等。agv多车协同模块中设置有无人导航车单元，无人导航车单元是实现锌锭实物入/出库的主要执行单元，由若干台agv(自动导航车)构成，实现去往不同分厂、产线物料发送和接收的信息接驳；通过运输系统将锌锭或者锌渣运送分别到达锌锭库、产线或者锌渣库，并按照规范要求进行摆放。agv车间可以完成自组织和自协调，协作完成搬运和转运功能。
34.运行系统包括包括自动挂锭装置和锌锭翻转装置，实现无人化的加锭作业；自动挂锭装置除完成具体的挂锭作业外，还需要具体实现对不同种类锌锭挂锭时间、加锭频率
和总加锭序列进行数据记录和上抛；锌锭翻转装置可实现大型锌锭柔性翻转。这两个功能属于锌锭作业层面的关键技术。
35.精细化系统是热镀锌工序锌资源管控平台的大脑，包括采购预测模块、锌液成分管控模块、锌渣量计量及管控模块和智能生产辅助模块；
36.对于成熟产品，采购预测模块主要是根据该产线订单系统根据历史数据提取的锌锭消耗量自动匹配不同种类的锌锭采购量，从而提高锌锭种类和数量的命中率，降低库存；对于新产品，采购预测模块可以在已有的成熟产品不同锌锭消耗的比例基础上进行拟合，最大限度地逼近最低库存量，自动形成锌锭的购买订单，人工可以介入调节和记录，最终结果记录在系统中方便下次优化和调用；该模块还可以对加锭作业提供优化的数据，从而能够为加锭速度、大小锭使用和加锭等加锭工艺的改进提供支持。
37.锌液成分管控模块采用锌液成分的实时测定，并将数据上抛到数据中台中进行处理，其数据对锌液质量进行跟踪，并对加锌的序列可以提出优化建议；
38.锌渣量计量及管控模块是基于各基地、分厂或产线不同的锌渣数据和每个班组对锌资源管控的能力和水平进行评价，进一步提高锌的利用效率；
39.智能生产辅助模块主要实现打通上述多维异构数据，提供对加锌作业和加锭序列的优化，从而降低锌渣这种非正常锌消耗的总量，提高热镀锌产品的表面质量。
40.如图2所示，下面来具体阐述冷轧热镀锌工序锌资源管控平台的实施过程；
41.首先根据订单情况对下一生产阶段的生产计划进行清理，采用来自于精细化系统中采购预测模块的数据，对锌锭的总量和品种进行确定；采购预测模块主要通过采集该类产品锌锭消耗的历史数据，再根据锌锅的工艺条件和设备状态条件适当进行优化，两方面的数据通过加权调整确定最后的采购量和锌锭类型。当购买的锌锭到库后，首先进行入库操作。类型规格的锌锭根据统一的编码方式，例如“厂商代码+检测日期(20221029)+锌锭类型(a-e)+大小锭(0/1)+存放区域码+单锭重量(编码方式的一种例子)进行管理，扫码信息需要包含以上信息。每一块锌锭通过扫码称重模块入库，重量与进货单进行对照；计数系统对同一类型的锌锭进行重新计数；并按照公司采购部门的随机抽检算法进行抽检化验，数据信息纳入供应商管理，通过存放区域码对每一块锌锭的位置进行管理，确保随时可以定位到锌锭库任一锌锭。
42.当生产计划下来后，分不同的产线，考虑其生产不同的热镀锌产品品种，根据精细化系统中的锌液成分管控模块对于锌锅的工艺和设备状态自动匹配到历史最佳(锌耗和锌渣发生综合最优)的加锭序列，达到锌渣生成最低的要求。加锭序列明确后，无人导航车单元根据存放区域码进行锌锭定位，将锌锭送往需求产线。在出库时，需要记录锌锭的去向，并在锌锭到达后核销此处出库。
43.以上即完成了入库和出库业务与产线生产的自动匹配。运输系统利用agv多车协同模块实现多产线送锭和取渣作业，通过最优路径循迹，可以采用多级串接的方式，实现多块锌锭的渐次输送，并在返回时将锌渣回收到锌渣库，提高作业效率。实现去往不同分厂、产线物料发送和接收的信息接驳。通过运输系统将锌锭或者锌渣运送分别到达锌锭库、产线或者锌渣库，并按照规范要求进行摆放，锌渣的入库同样需要采用统一的编码方式，例如：“(基地编码+产线编码+机组编码)+日期+存放区域码+重量信息+钢卷号”，并将相应的重量数据与产线和产品质量分级模块关联起来，数据在处理后作为对产线/班组锌利用率
的评价依据。
44.锌锭经agv小车送到锌锅区域后，利用锌锭翻转装置完成锌锭加锭的准备工作，通过自动挂锭装置完成锌锭的无需人干预的自动上线。自动挂锭装置除完成具体的挂锭作业外，还需要具体实现对不同种类锌锭挂锭时间、加锭频率和总加锭序列进行数据记录和上抛。这些数据对后一阶段加锭工艺的优化和调整提供了支持。
45.基于锌资源管控平台大量数据的积累，一方面对成熟产品的锌消耗进行建模，在生产此类产品时遵照最优的工艺配置和锌锭加锌序列进行锌锅成分控制，可显著改善锌渣的发生；另一方面对于新产品，可以在与该产品最近的成熟产品进行数据比照，通过增加控制因子的权重，为新产品的工艺控制迅速找到一个平衡点，缩短新产品工艺摸索的过渡期，提高个性化新产品的产品合格率。
46.这样，整个锌资源管控的全过程得到了有效的处理，所有与锌消耗相关的关键多维异构数据均在本系统里被组织起来，为实现加锭序列的优化，从而降低锌渣这种非正常锌消耗的总量提供了数据支持。同时，打通了相关数据，减少了人为记录和信息传递过程中信息失真的问题；最后本系统为分厂级的锌资源采购提供了数据支持，进一步完善了不同规格和品种热镀锌产品的定价机制。
47.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
48.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。