[发明专利]一种基于综合等负荷函数的轧制规程优化方法

说明书

技术领域：

本发明涉及冶金工艺、自动化及轧制技术，具体指一种基于综合等负荷分配法的轧制规程优化方法。

背景技术：

带钢轧制生产过程中，轧制规程设定一向是组织生产的关键，其中，负荷分配决定了轧制过程的状态特性，其合理与否，对产品质量的高低、轧制设备调整的难易、机组运行的可靠性和生产过程的稳定性等均有直接的影响。从本质上讲，负荷分配决定了轧制过程的状态特性。例如，负荷分配直接影响到板形、板厚精度等产品质量，负荷分配还对轧制能耗、辊耗、生产过程的稳定性和作业率等项指标有重要影响。在某些情况下，负荷分配还将影响到产品最终的组织性能，因而负荷分配历来为人们所重视，成为当今轧制技术领域的一个十分重要的课题。

文献1(关于轧机的最佳负荷分配问题，钢铁，1980，(1):42～48)提出了综合等负荷函数法，其思想是基于轧制过程中轧制力、力矩等轧机系统的负荷是进出口厚度的单调函数这一工艺特性，选择如下工艺目标函数：

其中：

则最优解存在唯一并满足条件：

相应的C^*是一个无量纲数，代表了轧机负载能力的最小余量。

由(1)、(2)两式可见综合等负荷优化算法给出的是按各道相对负荷相等的厚度分配方案，而且是按(2)式中轧机压力、传动力矩、电机功率等项目中的薄弱环节(通过该式前面取最小值)选取的，这样就保证了优化规程是按指定的轧机装备中能力最差的环节来优化设计的。

目前实际应用的负荷分配多根据生产经验制定，即厚度分配由工艺根据经验给定。但合理的厚度分配与设备条件、轧制品种、规格和加工过程中力学性能诸因素直接相关，各因素间又互相影响，关系十分复杂，故工艺给定的经验压下制度很难满足实际来料和当前设备运行状况等工艺条件的千变万化，往往只在某一特定工况下适用，但当工况变化时同样的压下制度便不合理或不是最优的。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明目的是提供一种基于综合等负荷函数的轧制规程优化方法，解决了经验负荷分配在实际应用中可能出现不是最优轧制规程的问题。理论分析和大量工程实践表明，该算法的稳定性和计算的快速性完全达到现代轧机实时应用的要求，

本发明技术方案是：一种基于综合等负荷函数的轧制规程优化方法，具体技术方案如下：

首先，根据每道次最大允许轧制力P_mi构造负荷函数其中，i＝1,2,...,n，n为总道次数；

其次，根据来料厚度h₀、成品厚度h_n、工艺给定的初始厚度分配h₁、h₂、…h_n-1和轧制力公式P＝Bl'_cKQ_p计算出轧制力。其中，P为轧制力计算值，B为轧件宽度，L′_c为与轧辊接触弧长的水平投影长度，K为变形抗力，Q_p为应力状态系数；

然后，采用负荷函数计算每道次相应的负荷函数值f₁、f₂、…f_n-1、f_n，而负荷余量的初值按下式计算C＝(f₁+f₂…+f_n)/n。

对于第1道次，由可以求得第1道次轧制力P′₁，再根据轧制力模型P＝Bl'_cKQ_p可反推出h′₁，与上类同，可以通过求解f₂(h′₁，h′₂)＝C得h′₂，直到求得倒数第2道次出口厚度h′_n-1，这时有f₁′＝f′₂＝…＝f′_n-1＝C。

由h′_n-1和成品厚度h_n计算出末道次负荷余量

此时利用末道次负荷余量计算值与初值C的偏差E＝f′_n(h′_n-1,h_n)-C是C的单调函数，即E随C的增大而减小，随C的减小而增大，符合单调性这一特点重新作负荷余量修正值C′。