[发明专利]一种用于紧凑式热带生产的热轧调度方法

说明书

技术领域

本发明属于紧凑式热带生产技术领域，更具体地，涉及一种用于紧凑式热带生产的热轧调度方法。

背景技术

在紧凑式热带生产的热轧调度中，在进行轧制工艺环节时，因为高压和高速，工作锟磨损很严重，因此轧制若干板坯后需要更换轧辊，否则会影响钢坯质量。一个换辊周期内轧制的板坯被称为一个轧制单元，每个轧制单元包含不同厚度的板坯，且按一定规则排序。若某一厚度板坯不够时，则需要加入无委材以满足该约束。如何合理确定轧制板坯轧制顺序便成为热轧调度的关键问题，直接关系到产品的质量与生产成本。

中国专利CN102981413A公开了一种用于连铸连轧炼钢计划的仿真方法，但该仿真方法主要解决的是炼钢和轧制的匹配问题，并没有具体给出如何解决热轧调度问题的方法。另有中国专利CN101097617A公开了一种金属热轧调度方法及其系统，但是该方法及系统在考虑工艺约束条件时未涉及无委材的数量，而无委材的数量在生产过程中应当尽量减小，在保证板坯厚度约束的情况下减少成本。因此，有必要提出一种新的热轧调度方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于紧凑式热带生产的热轧调度方法，其目的在于以订单和设备能力为导向，通过确定不同厚度范围内板坯的安全过渡值，确定所需轧制单元数量、组合形式，以及所需无委材数量；由此提高每个轧制单元内板坯的加工质量。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于紧凑式热带生产的热轧调度方法，包括如下步骤：

(1)以最小化无委材数量、最小化同一轧制单元内相邻两块板坯间最大厚度改变量、板坯厚度的改变时间为目标建立包括无委材优化模型和板坯厚度优化模型的热轧生产调度模型；

(2)根据实际热轧生产过程中的工艺约束确定上述无委材优化模型和板坯厚度优化模型的约束条件；其中，工艺约束包括：一个轧制单元内板坯总量不能超过轧机所能承受量、每个轧制单元内板坯排列按照板坯厚度呈厚-薄-厚平稳变化，以及同一个轧制单元不同规格的板坯应符合其对应轧辊安全过渡量；

(3)采用改进的启发式算法对无委材优化模型进行求解，获得最优轧制单元的数量和无委材的数量；采用基于分解的多目标进化算法对板坯厚度优化模型进行求解，获得最优相邻板坯之间厚度的改变值和最优的厚度改变时间。

优选地，上述的热轧调度方法，

其无委材优化模型为：

无委材优化模型满足约束条件如下：

其板坯厚度优化模型为：

决策变量为：

其中，F⁽¹⁾为无委材优化模型中无委材的数量，F₁⁽²⁾为板坯厚度优化模型中最大厚度改变量，为板坯厚度优化模型中厚度改变时间；

k为轧制单元的数量，k＝1,2,…,K^max；

p为一个轧制单元的各个位置，p＝1,2,…,Ω；

p^*为一个轧制单元内板坯厚度下降阶段和上升阶段的临界位置；

α为安全过渡量水平，α＝1，2，…，5；

α^max为最大安全过渡量水平；

ρ_α为水平α对应的安全值；

为水平α对应的最小厚度；

为水平α对应的最大厚度；

Ω为轧制单元内板坯的数量；

S为订制的板坯集合；

i为集合S中的变量，i₁和i₂分别为板坯Ⅰ和板坯Ⅱ；

h_i为板坯i的厚度，和分别为板坯Ⅰ和板坯Ⅱ的厚度；

g_i为板坯i的计量水平，和分别为板坯Ⅰ和板坯Ⅱ对应的计量水平；

S_α为安全过渡量水平为α的板坯集合，且

为最大轧制次数，|S_α|是集合S_α的势，|S₃|是集合S₃的势；

S'_α为水平α下无委材的集合；

S'为无委材集合，且