[发明专利]一种兼顾轧制能耗与良好板形的热轧带钢负荷分配方法

说明书

技术领域

本发明属于控制领域，尤其涉及一种用于热连轧机带钢生产过程的控制方法。

背景技术

在轧钢生产中，坯料经过数个机架(业内亦称之为“道次”)的轧制，产生塑性变形，最终轧制出符合规格要求的产品。这一系列的轧制过程，是按着坯料进入轧机前事先设定的生产工艺规程进行的，这是带钢连续轧制的重要工作。其中负荷分配是设定计算的前提和基础，是设定计算的中心环节。

精轧负荷分配是指精轧带钢各机架厚度的分配制度，它是热轧带钢生产过程控制的关键技术，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。

从20世纪60年代以前的经验表格法开始，热连轧机的负荷分配方法主要经历了能耗曲线法、负荷分配系数法、智能优化方法等几个阶段。

负荷分配系数法是目前国内外现代化热连轧机组负荷分配普遍采用的方法，包含3种模式：压下量模式、轧制力模式和功率模式。其中轧制力与功率模式(两者可等价)采用Newton-Raphson法，但由于存在求解缺陷，在线计算性能较差，不能适应实际生产过程控制中“实时性”的要求，因此目前在实际生产过程中实际在线应用的主要为压下量模式。

轧制力模式负荷分配可保持精轧各机架的轧制力比例恒定，有利于提高热轧带钢的板形质量和轧制稳定性，因此有必要研究可用于在线计算的轧制力模式负荷分配系数法。

要实现负荷分配系数法的在线应用，可归结为两方面：一是如何确定合适的负荷分配系数；二是如何实现负荷分配系数法的在线计算。

根据历史数据与生产经验来确定负荷分配系数是最简单、最直接的方法，虽然在大部分情况下合理，但并非最优。随着智能优化技术的应用深入到轧制过程的各个领域，采用智能优化方法确定负荷分配系数是一个技术趋势。

授权公告日为2013年09月04日，授权公告号为CN102489524B的中国发明专利中公开了一种“降低热轧带钢轧制过程能耗的机架负荷分配方法”，其包括下列步骤：步骤1：确定初始控制方案的约束条件；步骤2：确定控制的目标；步骤3：确定控制方案的机器参数和轧件的参数；步骤4：利用改进的差分进化算法得到各机架出口厚度；步骤5：根据步骤4得到的各机架的出口厚度来确定各机架的穿带速度、温度、轧制力、轧制功率、总的能耗；步骤6：判断轧制力、轧制力矩、轧制功率是否超出机器的额定值，超出则重复步骤4，否则判断总的能耗是否达到最小，是则输出最终值，否则重复步骤4，直到达到最小值。

该技术方案以精轧各机架总的能耗为目标函数，利用改进的差分进化算法(智能优化算法之一)作为优化算法，优化分配各机架的压下量，确定各机架实际轧出厚度，使总能耗达到最小，直接通过差分进化算法进行负荷分配在线计算，使总能耗达到最小，减少了设备损害，提高了生产效率和设备利用率。其不足在于：一是计算时间较长，难以满足在线计算的“实时性”要求；二是同规格轧制时各次分配结果波动较大，不利于批量带钢生产过程中产品的板形控制精度与轧制稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种兼顾轧制能耗与良好板形的热轧带钢负荷分配方法，其将“离线优化+在线控制”相结合，利用智能优化方法离线优化得到典型带钢层别的负荷分配系数，利用轧制力模式负荷分配系数法实现在线计算，综合两种方法的优点，既满足在线计算的时间/速度要求，又兼顾了轧制能耗与板形控制要求，达到提高精轧带钢轧制规程设定精度和轧制稳定性的目的。

本发明的技术方案是：提供一种兼顾轧制能耗与良好板形的热轧带钢负荷分配方法，包括确定精轧负荷分配系数，据此进行精轧带钢各机架轧制厚度的分配以及对精轧带钢各机架轧制厚度的在线控制，其特征是所述的热轧带钢负荷分配方法包括下列步骤：

步骤一、精轧负荷分配系数的离线优化：

首先建立精轧带钢负荷分配的多目标优化模型，包括确定精轧负荷分配优化问题的目标函数与优化算法；然后通过离线优化计算，获得典型带钢层别的精轧负荷分配方案的Pareto最优解集；

步骤二、精轧负荷分配系数的离线决策：

采用基于加权聚合的决策方法，从步骤一所得到的Pareto最优解集中，挑选最终的Pareto优化解，作为典型带钢层别的负荷分配系数；

步骤三、精轧各机架带钢轧制厚度的分配计算与在线控制：