ICS77—010CCSH07團CISATechnicalrequirementsforalloyproportionoptimizationsysteminsmeltingofsteel中國鋼鐵工業(yè)協會發(fā)布IT/CISA329—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國鋼鐵工業(yè)協會提出。本文件由全國鋼標準化技術委員會（SAC/TC183）歸口。本文件起草單位：首鋼集團有限公司、冶金工業(yè)信息標準研究院、首鋼股份公司遷安鋼鐵公司、中國軟件評測中心。本文件主要起草人：初仁生、李戰(zhàn)軍、秦麗曄、解家英、謝翠紅、羅星、謝天偉、劉珍童、趙曉東、李海明、劉金剛、井含文、王鳳琴、寧林新、張利君、李陽、高攀、馬長文、劉洋、牛濤、潘娜、冀建立、王淑娟。1T/CISA329—2023鋼鐵冶煉過程合金配比優(yōu)化系統(tǒng)技術要求本文件規(guī)定了鋼鐵冶煉過程合金配比優(yōu)化系統(tǒng)的系統(tǒng)架構、感知執(zhí)行層要求、數據層要求、應用層要求。本文件適用于鋼鐵冶煉過程合金配比優(yōu)化系統(tǒng)（以下簡稱合金配比優(yōu)化系統(tǒng)）的設計和開發(fā)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T38637.2—2020物聯網感知控制設備接入第2部分：數據管理要求。3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1合金配比優(yōu)化alloyproportionoptimization在保障產品質量、符合產品成分要求的前提下，在煉鋼初煉和二次精煉過程中，對合金種類選擇、合金加入量及相關工藝路線確定等合金化處理方案進行優(yōu)化，達到降低生產成本的目的。3.2合金收得率yieldofalloy煉鋼過程中被鋼水吸收的某一合金元素含量與初始投入量的比值。3.3噸鋼合金成本costofalloypertonsteel在煉鋼過程中冶煉噸鋼所需的各種合金加入量與其相應合金單價乘積的總和。4系統(tǒng)架構合金配比優(yōu)化系統(tǒng)由感知執(zhí)行層、數據層、應用層組成，系統(tǒng)架構見圖1。感知執(zhí)行層與生產制造系統(tǒng)或其他系統(tǒng)進行數據交互，主要實現合金配比優(yōu)化系統(tǒng)的數據采集以及優(yōu)化結果的執(zhí)行。數據層實現合金配比優(yōu)化系統(tǒng)的數據存儲、處理和維護。應用層基于數據層數據，通過建立合金成本計算模型，對冶煉過程的合金配比進行優(yōu)化，并實現合金信息管理、歷史數據管理、系統(tǒng)安全管控等功能。2T/CISA329—2023圖1合金配比優(yōu)化系統(tǒng)架構圖5感知執(zhí)行層要求5.1數據采集5.1.1通過與合金成分檢測設備、生產制造系統(tǒng)、合金采購系統(tǒng)等智能裝備及系統(tǒng)的數據交互進行數據采集。數據采集應滿足GB/T38637.2-2020中第5章的要求。5.1.2數據采集內容應包括但不限于冶煉目標成分、初煉爐結束成分、合金價格、合金種類、有效元素含量和雜質元素含量、鋼水質量、工藝路徑、合金收得率、合金質量等。5.1.3不同采集對象對應的數據采集頻次見表1。表1數據采集內容及頻次5.1.4采集數據時應考慮數字精度。對于元素含量數據，磷、硫元素含量應至少保留小數點后6位的有效數位，合金成分和碳元素含量應保留鋼種成分要求的有效數位。5.2合金添加裝置5.2.1合金添加裝置應具備執(zhí)行生產制造系統(tǒng)下發(fā)的最優(yōu)合金配比方案結果的功能，宜通過自動方式添加所需合金。5.2.2合金添加裝置應配備合金計量設備，其檢測精度應與系統(tǒng)輸出結果相匹配。5.3合金成分檢測設備5.3.1合金成分檢測設備應能提供合金種類、有效元素含量和雜質元素含量數據。3T/CISA329—20235.3.2合金成分檢測設備的檢測精度應至少滿足鋼種成分要求的精度。5.4生產制造系統(tǒng)5.4.1應實現與合金配比優(yōu)化系統(tǒng)之間的數據傳輸。5.4.2應能向合金配比優(yōu)化系統(tǒng)提供鋼種各元素目標成分、初煉爐結束成分和鋼水質量參數，并提供工藝路徑、合金種類、合金庫存量等。5.4.3應能接收合金配比優(yōu)化系統(tǒng)給出的合金配比方案，并下發(fā)合金添加指令。6數據層要求6.1數據預處理6.1.1數據預處理應滿足GB/T38637.2-2020中6.1的要求。6.1.2應具備數據的離線批處理能力和實時數據在線處理能力，包括數據合理性判斷、數據清洗、協調不同數據的采樣頻率、數據的二次計算等，實現系統(tǒng)所需數據的準確性和有效性。6.1.3當數據通訊過程中信號丟失時，應對數據包進行重收，并重新發(fā)送請求。6.2數據存儲6.2.1數據存儲應滿足GB/T38637.2-2020中6.2的要求。6.2.2應存儲的數據包括：a)用于系統(tǒng)模型計算所需的目標成分、鋼水質量、工藝路徑、合金價格、合金種類、初煉爐結束成分、精煉過程成分、冶煉過程吹氧量、合金添加裝置設備運行數據等參數數據；b)計算過程輸入數據及計算結果。6.2.3應具有方便查詢且易于擴展的功能。6.2.4存儲空間應能存儲5年之內的數據。6.3數據維護6.3.1數據維護應保證數據的時效性。6.3.2當鋼種信息發(fā)生變化時應及時進行相關數據更新。6.3.3實時數據應與來源數據的更新頻率保持一致。7應用層要求7.1合金成本計算模型7.1.1原理噸鋼合金成本的計算公式見公式1。根據鋼種各元素目標成分要求，可計算得到合金加入量，從而獲得噸鋼合金成本。V=Σ（n根P）.............................................其中：V——噸鋼合金成本，單位為元/噸n——噸鋼單種合金加入量，單位為千克/噸P——為合金價格，單位為元/千克4T/CISA329—2023合金成本影響因素示意圖見圖2。合金加入量的優(yōu)化應綜合考慮合金有效元素、雜質元素、合金價格，以及影響合金加入量的其他因素，包括：a)冶煉工藝路線：應包括但不限于LF單聯生產工藝、LF+RH雙聯生產工藝、RH單聯生產工藝、LF+VD雙聯生產工藝、VD單聯工藝。應選取冶煉成本最低的精煉工藝路線；b)計算有效元素收得率：應考慮合金加入時機、合金加入位置、工藝路徑和鋼液氧化性參數等；c)鋼液中雜質元素含量：應考慮初煉爐后鋼中已有雜質元素含量、合金帶入含量、初煉后過程中的雜質元素含量增加量。雜質元素應根據實際鋼種界定。圖2合金成本影響因素示意圖7.1.2模型參數模型參數應為影響合金成本因素，至少包括：a)鋼種目標成分：根據鋼種不同，可包括碳、硅、錳、磷、硫、鉻、鎳、銅、鈮、釩、鈦等元素；b)合金信息：包括合金種類、各類合金價格、合金中各種元素含量、合金庫存等；c)工藝過程數據：包括冶煉工藝、鋼液氧化性、初煉爐后元素含量，以及冶煉過程雜質元素增量7.1.3模型輸出結果模型輸出結果應包括：a)合金成本：包括噸鋼合金成本總額、單種合金成本等；b)合金配比方案：包括合金種類、噸鋼合金消耗量；c)合金添加工藝方案：在給定工藝路線下的合金加入時機、合金加入位置、合金加入量等。7.2合金配比優(yōu)化7.2.1合金配比優(yōu)化系統(tǒng)給出的合金配比方案應至少滿足以下要求：a)熔煉終點成分中碳元素含量不高于客戶所要求的目標上限成分；b)熔煉終點成分中各有效元素（如硅、錳等元素）含量不低于客戶所要求的目標下限成分；c)熔煉終點成分中各雜質元素（如硫、磷等元素）含量不高于客戶所要求的目標上限成分；d)通過合金成本計算模型計算得到的噸鋼合金成本之和最低。7.2.2合金配比優(yōu)化系統(tǒng)宜能給出在其他限定條件下的合金配比方案。限定條件可自動或人工設置，包括：a)根據合金庫存，限定某類合金種類或加入量；b)根據客戶不同質量要求，限定某種或多種元素含量的目標上限成分和/或下限成分；5T/CISA329—2023c)根據生產實際狀況，限定某種生產工藝。7.3歷史數據管理7.3.1合金配比優(yōu)化方案應作為歷史數據存入歷史數據庫，為系統(tǒng)提供基礎數據。7.3.2計算模型應具有自學習功能，利用歷史數據不斷完善優(yōu)化模型參數，修正計算結果。7.3.3系統(tǒng)應具有歷史數據查詢、統(tǒng)計功能，宜通過表單或圖形方式輸出。7.3.4歷史數據查詢、統(tǒng)計應具有良好的人機交互功能，宜支持從時間、鋼種、批次、合金品種等多維度進行查詢統(tǒng)計。7.4合金信息管理7.4.1應實現生產制造所有合金的日分析和日結算。結合合金采購價格和合金消耗，制定合金儲存和采購方案。7.4.2應實現按爐次、批次、鋼種來統(tǒng)計噸鋼合金消耗的功能，滿足計算合金成本的需求。7.4.3應具