ICS77—010 CCSH07CISA 团 体 标 准 T/CISA329—2023 钢铁冶炼过程合金配比优化系统技术要求 Technicalrequirementsforalloyproportionoptimizationsysteminsmeltingprocess ofsteel 2023-09-06发布 2023-12-01实施 中国钢铁工业协会发布 全国团体标准信息平台 T/CISA329—2023 I前  言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起 草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国钢铁工业协会提出。 本文件由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183）归口。 本文件起草单位：首钢集团有限公司、冶金工业信息标准研究院、首钢股份公司迁安钢铁公司、中 国软件评测中心。 本文件主要起草人：初仁生、李战军、秦丽晔、解家英、谢翠红、罗星、谢天伟、刘珍童、赵晓东、 李海明、刘金刚、井含文、王凤琴、宁林新、张利君、李阳、高攀、马长文、刘洋、牛涛、潘娜、冀建 立、王淑娟。 全国团体标准信息平台 T/CISA329—2023 1钢铁冶炼过程合金配比优化系统技术要求 1范围 本文件规定了钢铁冶炼过程合金配比优化系统的系统架构、感知执行层要求、数据层要求、应用层 要求。 本文件适用于钢铁冶炼过程合金配比优化系统（以下简称合金配比优化系统）的设计和开发。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T38637.2—2020物联网感知控制设备接入第2部分：数据管理要求。 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 合金配比优化alloyproportionoptimization 在保障产品质量、符合产品成分要求的前提下，在炼钢初炼和二次精炼过程中，对合金种类选择、 合金加入量及相关工艺路线确定等合金化处理方案进行优化，达到降低生产成本的目的。 3.2 合金收得率yieldofalloy 炼钢过程中被钢水吸收的某一合金元素含量与初始投入量的比值。 3.3 吨钢合金成本costofalloypertonsteel 在炼钢过程中冶炼吨钢所需的各种合金加入量与其相应合金单价乘积的总和。 4系统架构 合金配比优化系统由感知执行层、数据层、应用层组成，系统架构见图1。感知执行层与生产制造 系统或其他系统进行数据交互，主要实现合金配比优化系统的数据采集以及优化结果的执行。数据层实 现合金配比优化系统的数据存储、处理和维护。应用层基于数据层数据，通过建立合金成本计算模型， 对冶炼过程的合金配比进行优化，并实现合金信息管理、历史数据管理、系统安全管控等功能。 全国团体标准信息平台 T/CISA329—2023 2 图1合金配比优化系统架构图 5感知执行层要求 5.1数据采集 5.1.1通过与合金成分检测设备、生产制造系统、合金采购系统等智能装备及系统的数据交互进行数 据采集。数据采集应满足GB/T38637.2-2020中第5章的要求。 5.1.2数据采集内容应包括但不限于冶炼目标成分、初炼炉结束成分、合金价格、合金种类、有效元 素含量和杂质元素含量、钢水质量、工艺路径、合金收得率、合金质量等。 5.1.3不同采集对象对应的数据采集频次见表1。 表1数据采集内容及频次 采集内容 采集频次 冶炼钢种目标成分、工艺路径、合金收得率 每炉次 钢水质量、初炼炉结束成分、精炼过程成分 每炉次各工序点 合金价格 每采购周期 合金成分 每合金检验批次 合金添加装置等设备运行数据 实时 5.1.4采集数据时应考虑数字精度。对于元素含量数据，磷、硫元素含量应至少保留小数点后6位的 有效数位，合金成分和碳元素含量应保留钢种成分要求的有效数位。 5.2合金添加装置 5.2.1合金添加装置应具备执行生产制造系统下发的最优合金配比方案结果的功能，宜通过自动方式 添加所需合金。 5.2.2合金添加装置应配备合金计量设备，其检测精度应与系统输出结果相匹配。 5.3合金成分检测设备 5.3.1合金成分检测设备应能提供合金种类、有效元素含量和杂质元素含量数据。 全国团体标准信息平台 T/CISA329—2023 35.3.2合金成分检测设备的检测精度应至少满足钢种成分要求的精度。 5.4生产制造系统 5.4.1应实现与合金配比优化系统之间的数据传输。 5.4.2应能向合金配比优化系统提供钢种各元素目标成分、初炼炉结束成分和钢水质量参数，并提供 工艺路径、合金种类、合金库存量等。 5.4.3应能接收合金配比优化系统给出的合金配比方案，并下发合金添加指令。 6数据层要求 6.1数据预处理 6.1.1数据预处理应满足GB/T38637.2-2020中6.1的要求。 6.1.2应具备数据的离线批处理能力和实时数据在线处理能力，包括数据合理性判断、数据清洗、协 调不同数据的采样频率、数据的二次计算等，实现系统所需数据的准确性和有效性。 6.1.3当数据通讯过程中信号丢失时，应对数据包进行重收，并重新发送请求。 6.2数据存储 6.2.1数据存储应满足GB/T38637.2-2020中6.2的要求。 6.2.2应存储的数据包括： a)用于系统模型计算所需的目标成分、钢水质量、工艺路径、合金价格、合金种类、初炼炉结束 成分、精炼过程成分、冶炼过程吹氧量、合金添加装置设备运行数据等参数数据； b)计算过程输入数据及计算结果。 6.2.3应具有方便查询且易于扩展的功能。 6.2.4存储空间应能存储5年之内的数据。 6.3数据维护 6.3.1数据维护应保证数据的时效性。 6.3.2当钢种信息发生变化时应及时进行相关数据更新。 6.3.3实时数据应与来源数据的更新频率保持一致。 7应用层要求 7.1合金成本计算模型 7.1.1原理 吨钢合金成本的计算公式见公式1。根据钢种各元素目标成分要求，可计算得到合金加入量，从而 获得吨钢合金成本。  ）（ Pn V ............................................................................(1) 其中：V——吨钢合金成本，单位为元/吨 n——吨钢单种合金加入量，单位为千克/吨 P——为合金价格，单位为元/千克 全国团体标准信息平台 T/CISA329—2023 4合金成本影响因素示意图见图2。合金加入量的优化应综合考虑合金有效元素、杂质元素、合金价 格，以及影响合金加入量的其他因素，包括： a)冶炼工艺路线：应包括但不限于LF单联生产工艺、LF+RH双联生产工艺、RH单联生产工艺、 LF+VD双联生产工艺、VD单联工艺。应选取冶炼成本最低的精炼工艺路线； b)计算有效元素收得率：应考虑合金加入时机、合金加入位置、工艺路径和钢液氧化性参数等； c)钢液中杂质元素含量：应考虑初炼炉后钢中已有杂质元素含量、合金带入含量、初炼后过程中 的杂质元素含量增加量。杂质元素应根据实际钢种界定。 图2合金成本影响因素示意图 7.1.2模型参数 模型参数应为影响合金成本因素，至少包括： a)钢种目标成分：根据钢种不同，可包括碳、硅、锰、磷、硫、铬、镍、铜、铌、钒、钛等元素； b)合金信息：包括合金种类、各类合金价格、合金中各种元素含量、合金库存等； c)工艺过程数据：包括冶炼工艺、钢液氧化性、初炼炉后元素含量，以及冶炼过程杂质元素增量 等。 7.1.3模型输出结果 模型输出结果应包括： a)合金成本：包括吨钢合金成本总额、单种合金成本等； b)合金配比方案：包括合金种类、吨钢合金消耗量； c)合金添加工艺方案：在给定工艺路线下的合金加入时机、合金加入位置、合金加入量等。 7.2合金配比优化 7.2.1合金配比优化系统给出的合金配比方案应至少满足以下要求： a)熔炼终点成分中碳元素含量不高于客户所要求的目标上限成分； b)熔炼终点成分中各有效元素（如硅、锰等元素）含量不低于客户所要求的目标下限成分； c)熔炼终点成分中各杂质元素（如硫、磷等元素）含量不高于客户所要求的目标上限成分； d)通过合金成本计算模型计算得到的吨钢合金成本之和最低。 7.2.2合金配比优化系统宜能给出在其他限定条件下的合金配比方案。限定条件可自动或人工设置， 包括： a)根据合金库存，限定某类合金种类或加入量； b)根据客户不同质量要求，限定某种或多种元素含量的目标上限成分和/或下限成分； 全国团体标准信息平台 T/CISA329—2023 5c)根据生产实际状况，限定某种生产工艺。 7.3历史数据管理 7.3.1合金配比优化方案应作为历史数据存入历史数据库，为系统提供基础数据。 7.3.2计算模型应具有自学习功能，利用历史数据不断完善优化模型参数，修正计算结果。 7.3.3系统应具有历史数据查询、统计功能，宜通过表单或图形方式输出。 7.3.4历史数据查询、统计应具有良好的人机交互功能，宜支持从时间、钢种、批次、合金品种等多 维度进行查询统计。 7.4合金信息管理 7.4.1应实现生产制造所有合金的日分析和日结算。结合合金采购价格和合金消耗，制定合金储存和 采购方案。 7.4.2应实现按炉次、批次、钢种来统计吨钢合金消耗的功能，满足计算合金成本的需求。 7.4.3应具有统筹安排各工序合金储备方案的功能，工序包括但不限于初炼炉工序、RH精炼工序、LF 精炼工序、V