[发明专利]一种多目标的无缝钢管连轧过程轧制规程优化方法

说明书

技术领域

本发明技术属于无缝钢管连轧过程的优化技术领域，涉及一种多目标的无缝钢管连轧过程轧制规程优化方法。

背景技术

无缝钢管是国民经济建设的重要原材料之一，被广泛应用于石油、电力、化工、煤炭、机械、军工、航空航天等行业，世界各国特别是工业发达国家都十分重视无缝钢管的生产。1993年，我国无缝钢管生产量达到284万吨，超过俄罗斯成为世界无缝钢管第一大生产国，并一直保持至今。但是，在轧钢过程的质量控制与国际先进钢管制造水平比仍存有差距，亟待改善。在我国轧钢行业中，自动化和计算机控制系统主要还是靠引进。针对新产品轧制需求的关键轧制制度的优化方法的不足，特别是以负荷、壁厚为目标的优化方法等，已成为制约我国轧钢产业发展的关键问题。

在钢管连轧过程中辊缝（压下量）和轧制速度是影响荒管质量、轧制状态以及设备的运行状态的关键参数。如果辊缝设计不合理，会造成轧机无法咬入钢管和壁厚精度不能满足要求等缺陷；若辊缝和轧制速度不合理，造成钢管扎折、裂缝等缺陷。

针对于这种问题，轧钢现场通常通过人工通过多次试轧调整压下制度和速度制度，但这种方法很依赖于人工经验，容易造成耗材多，对设备的运行状态和轧制状态缺乏充分的考虑。因此，在如何保证外径、壁厚为目标的前提下，研究以负荷均衡分配为目标，实现对轧制规程进行优化设定。不仅能适用于新产品的开发，而且可以提高尺寸精度和内外表面质量，轧制设备寿命等。这有助于改变目前钢管企业在新产品开发中的瓶颈问题，提高企业的创新能力和核心竞争力。

发明内容

本发明的目的是提出一种以负载均衡分配、壁厚精度最高为目标的无缝钢管连轧过程轧制规程优化方法。采用该方法，确保稳顺生产的前提下，对于1-(L-2)机机架以负荷均衡为目标，后两个机架以期望的壁厚为目标，以各机架能力、平衡和可塑性条件为约束，能充分利用轧机能力，提高轧制状态，使轧制过程顺利，变形过程更加合理。

一种多目标的无缝钢管连轧过程轧制规程优化方法，对具有L台机架的连轧机中的第1台机架到第L-2台机架建立机架负载均衡分配模型，对最后两台机架建立机架壁厚精度模型；对前L-2台机架，以机架负载均衡最小为目标，以前L-2台机架的延伸率和L台机架中任意机架的轧制速度作为粒子，采用粒子群优化算法，适应度函数为F，获得前L-2台机架中每台机架的延伸率与轧制速度；对最后两台机架，以机架壁厚精度达到设定值为目标，采用迭代方法，获得最后两台机架中每台机架的延伸率，完成无缝钢管连轧过程轧制规程优化；

所述机架负载均衡模型对应的目标函数S，其中，N_i为第i台机架的轧制总功率，N_hi为第i台机架主电机的额定功率，α_i为第i台机架主电机的主电机负荷系数，取值范围是85%-90%；

其中，ξ_i为传动效率，为电机的铭牌参数，R_pmi为第i台机架中电机的转速，Tr_i为第i台机架的转矩；

所述第i台机架壁厚精度模型对应的目标函数err_i，err_i=min(W_i-W_h)，其中，W_i为第i台机架的出口壁厚，W_h为连轧机的出口壁厚，L-1≤i≤L；

所述机架负载均衡分配模型和机架壁厚精度模型需满足的约束条件如下：

（1）轧辊强度的约束：