CN1301810C - 冷带钢连轧机轧制规程的综合优化控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷带钢连轧机轧制规程的综合优化控制方法，其在轧制规程优化过程中将电机负荷、板厚控制、板形控制和打滑与热滑伤防治等诸多因素综合考虑进去。特别是，对不同的机架采用不同的优化计算方法并且将它们综合在一个迭代计算过程中，该过程由多种优化计算子过程组成，每个子过程分别以不同的因素作为主要考虑因素。本发明的上述方法通过在轧制规程设定中充分考虑防治打滑和热滑伤的因素，提高了轧制速度和钢材的表面质量。而且本发明方法的原理清晰明了，计算速度快，适于在线使用。

Description

冷带钢连轧机轧制规程的综合优化控制方法

技术领域

本发明涉及冶金过程的控制技术，特别涉及一种冷带钢连轧机轧制规程的综合优化控制方法。

背景技术

图1为冷带钢连轧工艺的示意图。如图1所示，带材1从开卷机2卷出后送至机架，经过多个机架的轧制，带材1达到规定的厚度并被送至卷取机3回卷。每个机架的轧辊包括支承辊4和工作辊5，其中工作辊与带材表面直接接触。

轧制规程一般包括对每个机架前后张力、道次变形量(以道次压下量或压下率表征)即等参数的设定。由于这些参数是冷带钢连轧工艺中质量控制的关键因素，因此在这方面已经作了大量的研究工作，有关这些参数的优化控制或设定方法具体可参见“板带钢轧机压下规程能量优化设计”(《有色矿冶》1998年第2期第51～54页)、“分布参数模型带钢冷连轧规程优化设定”(《青岛大学学报》1996年第9期第93～96页)和“冷轧宽带钢轧制规程优化”(《上海金属》1997年第11期第49～53页)等参考文献，上述这些文献的内容作为本发明的背景技术包含在本说明书中。

在现有技术的轧制规程中，一般都根据各机架电机相对负荷的均匀程度、钢板厚度控制要求以及钢板形状要求等来优化设定机架的前后张力和压下量等参数，以下分别描述根据这些因素来设定参数的方式。

1)根据各机架电机相对负荷的均匀程度来优化轧制规程

在轧制规程中，优化设定的参数一般应使电机等相对负荷。所谓电机等相对负荷，是指冷连轧机的各机架主电机容量不相等时，按照各主电机的容量大小，使得相对负荷相等。也就是说，对于容量较大的主电机，其轧制负荷应相应地较大，反之，对于容量较小的主电机，其轧制负荷应相应地较小，从而使各个主电机的相对负荷相等。假如可以以相对负荷余量作为目标函数对电机容量进行优化，其目标函数S的具体形式如下：

$\min S=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(N_i-{N^{\′}}_i)}^2---\left(1\right)$

其中，n为参与优化的机架总数，i为机架编号，N_i为第i个机架主电机的额定功率，N’_i为第i个机架的实际轧制功率，根据轧制理论，其是第i个机架的压下量和机架间张力的函数，其具体的形式可根据轧制理论和生产实际情况确定，此处不作赘述。随后，通过寻找一组使得目标函数S取值最小的实际轧制功率{N’_i，i＝1，2……n}得到实际轧制功率的优化解，从而可确定出每个机架的压下量和机架间张力。

此外，当其它因素比电机等相对负荷更为重要时，可以将电机等相对负荷作为考虑其它因素时的约束条件处理而不是作为目标函数。为此，定义如下形式的各机架相对负荷余量的波动值ΔS_i：

$\mathrm{\Δ}{S}_i=\frac{|S_i-{\stackrel{\‾}{S}}_i|}{S_i}---\left(2a\right)$

$S_i=\frac{N_i-{N^{\′}}_i}{N_i}---\left(2b\right)$

$\stackrel{\‾}{S_i}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i---\left(2c\right)$

在此基础上设立如下形式的约束条件：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{S}_i\≤{\mathrm{\λ}}_0\\ {N^{\′}}_i{\≤N}_i\end{array}\right.---\left(3\right)$

式(3)中的λ₀为相对负荷波动范围的上限，其根据实际情况设定，例如可取值为10％。上述约束条件的含义是，在对其它因素的目标函数进行优化计算时，优化值必须确保每个机架相对负荷余量的波动值不得超过某一给定值λ₀，并且每个机架的实际轧制功率不得超过其额定功率。

2)根据厚度控制要求来优化轧制规程

在冷连轧机系统中，主要通过直接调整第一机架的压下系统来消除纵向厚度偏差，而下游机架则必须根据秒流量相等的原则，通过改变速度来调整机架间的张力，最终消除厚度偏差。因此在设定张力制度的时候就必须为张力保留一个可以上下调整的区间ΔT_i，以满足厚度控制要求。在一个轧制过程中，轧制压力主要取决于张力与压下率，因此如果轧制压力保持不变，则当给定一个压下率允许波动范围(即允许的厚度偏差范围)时，即可求出相应的张力调整区间ΔT_i，至于ΔT_i的具体计算方法可根据轧制理论和生产实际情况确定，此处不作赘述。可见，厚控程度也与压下率和机架间张力密切相关。在轧制规程优化处理中，厚度控制一般作为考虑其它因素时的约束条件来处理，换句话说，在对其它因素的目标函数进行优化计算时，优化的张力值在计入可能的波动范围ΔT_i后，其取值必须确保落在一个合理的范围内，即：

               T_imin+ΔT_i≤T_i≤T_imax-ΔT_i    (4)

这里，i为机架编号，T_imax和T_imain分别为第i个机架允许的最大张力和最小张力，T_i为第i个机架的张力。

3)根据钢板形状要求来优化轧制规程

在冷连轧工艺中，一般都通过控制道次压下率和设定机架间张力来控制道次的平均轧制压力，从而达到控制板形的目的。在保持压下率不变的前提下，增大平均张力，板形有从边浪向中浪过渡的趋势，过渡的程度决定于平均张力增大的幅度；反之，减小平均张力，板形有从中浪向边浪过渡的趋势。(b)在保持张力制度不变的前提下，增大压下率，板形有从中浪向边浪过渡的趋势，过渡的程度决定于压下率增大的幅度；反之，减小压下率，板形有从边浪向中浪过渡的趋势。为了表征板形因素，可以定义如下的板形函数G_i(T_i，L_i)：

$G_i(T_i,L_i)=\frac{{\mathrm{\σ}}_{i\max }-{\mathrm{\σ}}_{i\min }}{\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{{\mathrm{\σ}}_i}}}---\left(5\right)$

其中，i为机架编号，T_i和L_i分别为第i个机架的张力和压下量，σ_imax和σ_imin分别为第i个机架前张力横向分布的最大值和最小值，

为第i个机架前张力的平均值，它们的具体计算方法可根据轧制理论和生产实际情况确定，此处不作赘述。

当将板形作为某个机架压下量优化的主要因素考虑时，可以上述板形目标作为目标函数G_i，并且给定该机架的张力，从而通过在一定的约束条件下寻找使函数取值最小的压下量L_i来得到该机架优化的压下量。另一方面，当将板形因素作为机架压下量优化的次要因素考虑时，可以将该机架前张力的最小值σ_imin不得低于允许值作为约束条件，即，在对其它因素的目标函数进行优化计算时，优化值必须确保每个机架的σ_imin不得低于允许值。一般而言，可以取每个机架的带材临界失稳应力作为允许值。

上述轧制规程的不足之处在于仅将各机架电机相对负荷的均匀程度、钢板厚控程度以及板形作为设定参数时的考虑因素，却未将冷连轧过程中打滑和热滑伤防治的因素综合考虑进去，由此将造成轧制过程发生打滑与热滑伤现象，从而影响轧制速度的提高并且严重限制轧机的生产率和表面质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种在冷带钢连轧机轧制规程设定中防治热滑伤的方法。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种在冷带钢连轧机轧制规程设定中防治热滑伤的方法，包括以下步骤：

(1)设定包括乳化液温度Tc、轧制速度V、压下量优化值的搜索范围、压下量L_n、总压下量L、电机相对负荷波动范围的上限λ₀以及各机架平均张力在内的参数；

(2)设定(n-1)个机架的压下量L₁～L_n-1；

(3)根据压下量L₁～L_n和其它参数计算每个机架前张力的最小值σ_imin并且判断每个机架的前张力最小值σ_imin是否大于或等于预设值σ_ic，如果对于每个机架都有σ_imin≥σ_ic，进入步骤(4)，否则，返回步骤(2)，为(n-1)个机架重新设定新的压下量L₁～L_n-1；

(4)根据压下量L₁～L_n和其它参数计算每个机架的实际轧制功率N’_i，并计算每个机架的相对负荷波动范围ΔS_i；

(5)判断每个机架的相对负荷波动范围ΔS_i是否大于或等于相对负荷波动范围的上限λ₀，如果对于每个机架都有ΔS_i≤λ₀，进入步骤(6)，否则，返回步骤(2)，为所述机架重新设定新的压下量L₁～L_n-1；

(6)根据压下量L₁～L_n和其它参数计算每个机架的打滑因子ψ_i并且判断每个机架的打滑因子ψ_i是否小于或等于防止打滑发生的打滑因子最大允许值k_s，如果对于每个机架都有ψ_i≤k_s，则进入步骤(7)，否则，返回步骤(2)，为所述机架重新设定新的压下量L₁～L_n-1；

(7)计算目标函数T并将其与其它已计算目标函数中的最小值比较，如果当前目标函数值小于其它已计算目标函数中的最小值，则以当前目标函数值替换其它已计算目标函数中的最小值，否则不作替换；

(8)判断压下量L₁～L_n-1的设定值是否遍历整个搜索范围，如果是，则输出使目标函数 $T=\max \{T_i^{*},i=1~n\}$ 取值最小的压下量L₁～L_n-1以及相应的目标函数最小值，否则返回步骤(2)，为所述机架重新设定新的压下量L₁～L_n-1。

比较好的是，在上述方法中，所述目标函数T的约束条件包括钢板形状、电机的相对负荷和防治打滑约束条件。

比较好的是，在上述方法中，所述钢板形状约束条件定义为每个机架前张力的最小值σ_imin不得低于该机架的带材临界失稳应力。

比较好的是，在上述方法中，所述电机的相对负荷约束条件为：

                 ΔS_i≤λ₀，i＝1～n

其中，i为机架编号，n为参与优化的机架数量， $\mathrm{\Δ}{S}_i=\frac{|S_i-{\stackrel{\‾}{S}}_i|}{S_i},S_i=\frac{N_i-{N^{\′}}_i}{N_i},$ $\stackrel{\‾}{S_i}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i,$ N_i和N’_i分别为第i个机架主电机的额定功率和实际轧制功率，λ₀为相对负荷波动范围的上限。

比较好的是，在上述方法中，所述防治打滑约束条件为：

                 ψ_i≤k_s，i＝1～n

这里，n为参与优化的机架总数，i为机架编号，ψ_i为第i个机架的打滑因子，k_s为防止打滑发生的打滑因子最大允许值。

本发明的另一目的是提供一种在冷带钢连轧机轧制规程设定中防治打滑的方法。

本发明的还有一个目的是提供一种冷带钢连轧机轧制规程的综合优化控制方法，其在轧制规程优化过程中将电机负荷、板厚控制、板形控制和打滑与热滑伤防治等诸多因素综合考虑进去。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种冷带钢连轧机轧制规程的综合优化控制方法，包括以下由计算机系统执行的步骤：

(1)设定前(n-1)个机架的前张力的初始值T’₁₁~T’_(n-1)1；

(2)以冷带钢连轧机最后一个机架n的板形作为目标函数并以该机架电机额定功率和最大轧制压力为约束条件来优化计算该机架的压下量L_n；

(3)采用如权利要求1～5中任意一项所述的方法优化计算前(n-1)个机架的压下量L₁~L_n-1，其中，优化计算时前(n-1)个机架的前张力值取值为初始值；

(4)根据步骤(3)得到的第1个机架的压下量计算第1个机架的前张力T₁₁；并采用如权利要求1～5中任意一项所述的方法优化计算第2～(n-1)个机架的机架前张力T₂₁~T_(n-1)1，其中，优化计算时将各个机架的压下量取值为步骤(2)和(3)得到的优化计算值；

(5)判断 $\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{(T_{i1}-T_{i1}^{\′})}^2$ 是否小于或等于预设常数，如果小于或等于预设常数，则将上述步骤得到的机架压下量和前张力优化计算值作为相应的设定值输出，否则，以上述步骤得到的机架前张力优化计算值T₁₁~T_(n-1)1作为初始值并且返回步骤(2)。

本发明的上述方法通过在轧制规程设定中充分考虑防治打滑和热滑伤的因素，提高了轧制速度和钢材的表面质量。而且本发明方法的原理清晰明了，计算速度快，适于在线使用。

附图说明

通过以下结合附图对本发明较佳实施例的描述，可以进一步理解本发明的目的、特征和优点，其中：

图1为冷带钢连轧工艺的示意图。

图2为按照本发明一个较佳实施例的机架张力制度优化计算的流程图。

图3为按照本发明一个较佳实施例的机架压下量优化计算的流程图。

图4为按照本发明一个较佳实施例的轧制规程的综合优化控制的流程图。

图5为图4所示实施例中最后一个机架压下量优化计算的流程图。

具体实施方式

以下借助附图描述本发明的较佳实施例。

第一实施例

根据轧制理论，钢板在轧制过程中发生打滑的概率可用下列打滑因子ψ表征：

$\mathrm{\ψ}=\frac{1}{4\mathrm{\μ}}|\sqrt{\frac{\mathrm{\Δh}}{R^{\′}}}+\frac{T_0-T_1}{P}|---\left(6\right)$

式中，μ为机架摩擦系数，Δh为绝对压下量，R′为工作辊压扁半径，T₀和T₁为机架的前后张力，P为总轧制压力。由上式可见，张力制度的设定对防治打滑非常关键，为此，当在轧制规程设定中将防治打滑作为主要因素考虑时，本发明建立下列形式的目标函数F以对各机架的张力制度进行优化计算：

$F=A\×\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{\ψ}}_i-\stackrel{\‾}{\mathrm{\ψ}})}^2}+(1-A)\×\stackrel{\‾}{\mathrm{\ψ}}---\left(7a\right)$

                     ψ_i≤k_s，i＝1～n    (7b)

这里，n为参与优化的机架总数，i为机架编号，ψ_i为第i个机架的打滑因子，优化计算时各机架的压下量为常数， $\stackrel{\‾}{\mathrm{\ψ}}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ψ}}_i,$ k_s为防止打滑发生的打滑因子最大允许值。在上式中， $\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{\ψ}}_i-\stackrel{\‾}{\mathrm{\ψ}})}^2}$ 表示各个机架|ψ_i- ψ|值的均匀度，因此A为表征均匀度对目标函数F影响的加权系数，其取值介于0～1之间，同样，ψ表示各个机架ψ_i值的整体大小，因此(1-A)为表征整体大小对目标函数F影响的加权系数。加权系数A的具体取值可根据应用场合的实际情况确定，此处不作详述。

根据实际应用情况，还可以在上式(7a)和7(b)所示目标函数的优化计算中增加一定的约束条件，例如，可以将钢板形状、厚度控制和电机等相对负荷约等因素作为约束条件。

图2为按照本发明一个较佳实施例的机架张力制度优化计算的流程图。该实施例被用于包含5道机架的连轧机，并且各机架的压下量L₁～L₅和最后一个机架的前后张力T₅₁和T₅₀已经确定。此外，对于连轧机，前一机架的后张力即为后一机架的前张力，因此在设定第1～4个机架的张力制度时仅需优化计算它们的前张力T₁₁～T₄₁即可。

在本发明的实施例中，为了减少变量的个数以提供优化计算速度，在优化计算中将第一个机架的前张力设定为常量。这是因为，根据生产实际情况，第一机架的打滑因子ψ₁相对后几个机架而言要小得多，发生打滑的概率最小，因此在设定第一机架张力制度时可以忽略该机架的打滑防治因素。

如图2所示，在步骤21中，计算机系统首先设定张力允许最大值T_max、张力允许最小值T_min、各机架压下量L₁～L₅、前张力T₁₁～T₄₁优化值的搜索范围、第5个机架的前张力T₅₁、电机相对负荷波动范围的上限λ₀和第一个机架的前张力T₁₁。

接着在步骤22中，计算机系统设定机架2～4的前张力T₂₁～T₄₁。

随后，在步骤23中，计算机系统根据前张力T₁₁～T₄₁和其它参数计算每个机架前张力的变化区间ΔT_i并且判断机架前张力设定值T₂₁～T₄₁是否都满足下式(8)：

          T_imin+ΔT_i≤T_i1≤T_imax-ΔT_i，i＝1～n    (8)

这里，i为机架编号，T_imax和T_imain分别为第i个机架允许的最大张力和最小张力，T_i1为第i个机架的前张力，ΔT_i为与厚度允许偏差范围相应的张力调整区间。该判断条件实际上即为厚度控制的约束条件，如果前张力设定值T₂₁～T₄₁是否都满足下式(8)，则表明上述设定值符合厚度控制约束条件，可以作后续优化计算，因此进入步骤24，否则，则表明上述设定值不符合厚度控制约束条件，因此返回步骤22，为机架2～4重新设定新的前张力T₂₁～T₄₁。

随后，在步骤24中，计算机系统根据设定的前张力T₂₁～T₄₁和其它参数计算每个机架的前张力最小值σ_imin并且判断它们是否大于或等于预设值，在这里，该预设值取值为每个机架的带材临界失稳应力σ_ic。该判断条件实际上即为板形因素的约束条件，如果对于每个机架都有σ_imin≥σ_ic，则表明上述前张力的设定值符合板形约束条件，可以作后续优化计算，因此进入步骤25，否则，则表明上述压下量的设定值不符合板形约束条件，因此返回步骤22，为机架2～4重新设定新的前张力T₂₁～T₄₁。

在步骤25中，计算机系统根据设定的前张力T₂₁～T₄₁和其它参数计算每个机架的实际轧制功率N’_i，并根据式(2a)～(2c)计算每个机架的相对负荷波动范围ΔS_i。随后，在步骤26中，计算机系统判断每个机架的相对负荷波动范围ΔS_i是否大于或等于相对负荷波动范围的上限λ₀。该判断条件实际上即为电机等相对负荷的约束条件，如果对于每个机架都有ΔS_i≤λ₀，则表明上述设定的前张力T₂₁～T₄₁符合电机等相对负荷约束条件，可以作进一步的处理，因此进入步骤27，否则，则表明上述设定的前张力T₂₁～T₄₁不符合等电机相对负荷约束条件，因此返回步骤22，为机架1～4重新设定新的前张力T₂₁～T₄₁。

在步骤27中，计算机系统计算式(7a)和7(b)所示的目标函数F并将其与其它已计算目标函数中的最小值比较，如果当前目标函数值小于其它已计算目标函数中的最小值，则以当前目标函数值替换其它已计算目标函数中的最小值，否则不作替换。

在步骤28中，计算机系统判断前张力T₂₁～T₄₁的设定值是否遍历整个搜索范围，如果是，则输出使目标函数F取值最小的前张力T₂₁～T₄₁设定值以及相应的目标函数最小值，否则返回步骤22，为机架1～4重新设定新的前张力T₂₁～T₄₁。

第二实施例

在实际生产过程中，当乳化液品种确定之后，带钢在轧机出口处温度就是影响热滑伤产生几率的唯一因素，其它各种因素最终都可以归结为温度因素，因此防治热滑伤的根本措施就是控制带钢在轧机出口处的温度。

在给定轧制速度、钢种、乳化液品种、流量和热轧原料温度的情况下，带钢在轧机出口处的温度主要决定于各道次压下量的分配而与张力制度的关系则不是很大，因此在本发明中，通过对各道次间变形量进行优化分配以取得最小的带材出口温度分布。为此，建立下列形式的目标函数T以对各机架的压下量进行优化计算：

$\min T=\max \{T_i^{*},i=1~n\}---\left(9\right)$

这里，n为参与优化的机架总数，i为机架编号，T^* _i为第i个机架的带材出口温度，其具体计算方法可根据轧制理论和生产实际情况确定，此处不作赘述。根据实际应用情况，还可以在上式(9)所示目标函数T的优化计算中增加一定的约束条件，例如，可以将钢板形状、电机等相对负荷和防治打滑等因素作为约束条件。

图3为按照本发明一个较佳实施例的机架压下量优化计算的流程图。该实施例被用于包含5道机架的连轧机，并且各机架的张力和最后一个机架的压下量L₅已经确定。

如图3所示，在步骤31中，计算机系统首先设定乳化液温度T_c、轧制速度V、压下量L₁～L₄优化值的搜索范围、压下量L₅、总压下量L、电机相对负荷波动范围的上限λ₀以及各机架平均张力等参数。

接着在步骤32中，计算机系统设定机架1～4的压下量L₁～L₄。

随后，在步骤33中，计算机系统根据压下量L₁～L₅和其它参数计算每个机架前张力的最小值σ_imin并且判断每个机架的前张力最小值σ_imin是否大于或等于预设值，在这里，该预设值取值为每个机架的带材临界失稳应力σ_ic。该判断条件实际上即为板形因素的约束条件，如果对于每个机架都有σ_imin≥σ_ic，则表明上述压下量的设定值符合板形约束条件，可以作后续优化计算，因此进入步骤34，否则，则表明上述压下量的设定值不符合板形约束条件，因此返回步骤32，为机架1～4重新设定新的压下量L₁～L₄。

在步骤34中，计算机系统根据压下量L₁～L₅和其它参数计算每个机架的实际轧制功率N’_i，并根据式(2a)～(2c)计算每个机架的相对负荷波动范围ΔS_i。随后，在步骤35中，计算机系统判断每个机架的相对负荷波动范围ΔS_i是否大于或等于相对负荷波动范围的上限λ₀。该判断条件实际上即为电机等相对负荷的约束条件，如果对于每个机架都有ΔS_i≤λ₀，则表明上述压下量的设定值符合电机等相对负荷约束条件，可以作进一步的处理，因此进入步骤36，否则，则表明上述压下量的设定值不符合等电机相对负荷约束条件，因此返回步骤32，为机架1～4重新设定新的压下量L₁～L₄。

在步骤36中，计算机系统根据压下量L₁～L₅和其它参数计算每个机架的打滑因子ψ_i并且计算机系统判断每个机架的打滑因子ψ_i是否小于或等于防止打滑发生的打滑因子最大允许值k_s。该判断条件实际上即为防治打滑的约束条件，如果对于每个机架都有ψ_i≤k_s，则表明上述压下量的设定值符合防治打滑的约束条件，可以作进一步的处理，因此进入步骤37，否则，则表明上述压下量的设定值不符合防治打滑的约束条件，因此返回步骤32，为机架1～4重新设定新的压下量L₁～L₄。

在步骤37中，计算机系统计算目标函数T并将其与其它已计算目标函数中的最小值比较，如果当前目标函数值小于其它已计算目标函数中的最小值，则以当前目标函数值替换其它已计算目标函数中的最小值，否则不作替换。

最后，在步骤38中，判断压下量L₁～L₄的设定值是否遍历整个搜索范围，如果是，则输出使目标函数 $T=\max \{T_i^{*},i=1~n\}$ 取值最小的压下量L₁～L₄以及相应的目标函数最小值，否则返回步骤32，为机架1～4重新设定新的压下量L₁～L₄。

第三实施例

在实际生产中，对于轧制规程的设定必须同时兼顾考虑板形、厚控、电机相对负荷均匀和打滑与热滑伤防治等诸方面的因素，而且这些因素在每个机架上的重要程度也有所不同。为此，可以对不同的机架采用不同的优化计算方法并且将它们综合在一个迭代计算过程中，例如，可以设计一个迭代计算过程，该过程由多种优化计算子过程组成，每个子过程分别以不同的因素作为主要考虑因素。

图4为按照本发明一个较佳实施例的轧制规程的综合优化控制的流程图。该实施例被用于包含5道机架的连轧机，当在设定第5个机架的压下量L₅时，主要考虑板形因素，将式(5)所示的板形函数作为优化目标函数，而把诸如电机容量(电机额定功率)和最大轧制压力等作为约束条件，并且同时将弯辊力设在基态；当在设定第1～4个机架的压下量时，将防治热滑伤作为主要因素考虑，将各机架带材出口温度最小作为目标函数，而把板形、电机等相对负荷、打滑的防治作为约束条件处理；当在设定第2～4个机架的前张力时将防治打滑作为主要因素考虑，将打滑因子最小作为目标函数，把板形、电机等相对负荷和厚控作为约束条件处理。由此将整个综合优化控制过程分解为第5机架压下量的设定、第1～4个机架道次压下率的设定和第1～4个机架张力制度的设定三个子过程，并且通过迭代计算得到优化结果。

如图4所示，在步骤41中，首先设定第1～4个机架张力的初始值T’₁₁～T’₄₁。由于原始规程包含了生产实际经验，因此在本实施例中根据原始轧制规程来设定初始值。

接着，在步骤42中，计算机系统以第5个机架的板形函数作为目标函数并以该机架电机额定功率和最大轧制压力为约束条件来优化计算该机架的压下量L₅。

具体的计算过程如图5所示，首先在步骤51中，计算机系统设定第5个机架的前后张力T₅₁、T₅₀和压下量L₅的搜索范围等参数。随后，在步骤52中，计算机系统设定第5个机架的压下量L₅的搜索范围。接着在步骤53中，计算机系统根据压下量和其它参数计算该机架的实际轧制功率Nⁱ ₅和轧制压力P₅。随后进入步骤54，将实际轧制功率N’₅与电机额定功率N₅相比较，如果N’₅大于N₅，则表明压下量L₅的设定值不合理，因此返回步骤52，重新设定新的压下量L₅，否则进入步骤55。在步骤55中，计算机系统将轧制压力P₅与第5个机架的最大轧制力P_max相比较，如果如果P₅大于P_max，则表明压下量L₅的设定值不合理，因此返回步骤52，重新设定新的压下量L₅，否则进入步骤56。在步骤56中，计算机系统计算式(5)所示的第5个机架的板形函数G₅，并将其与已计算的板形函数G₅中的最小值比较，如果当前计算的板形函数值小于已计算的板形函数中的最小值，则用当前计算的板形函数值取代已计算的板形函数G₅中的最小值，否则保留已计算的板形函数G₅中的最小值。接着进入步骤57，计算机系统判断压下量L₅的设定值是否遍历整个搜索范围，如果是，则输出使G₅取值最小的压下量L₅，否则返回步骤52，为机架5重新设定新的压下量L₅。

在步骤43中，采用上述第二实施例所述的方法优化计算第1～4个机架的压下量L₁~L₄。

在步骤44中，根据得到的第1个机架的压下量计算第1个机架的前张力T₁₁。

在步骤45中，采用上述第一实施例所述的方法优化计算第2～4个机架的机架前张力T₂₁~T₄₁，其中，在优化计算时，各个机架压下量取值为前述步骤42和43得到的优化值。

在步骤46中，判断 $\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{(T_{i1}-T_{i1}^{\′})}^2$ 是否小于或等于预设常数，如果小于或等于预设常数，则将上述步骤得到的机架压下量和前张力优化计算值作为相应的设定值输出，否则，进入步骤47。

在步骤47中，以上述步骤得到的机架前张力优化计算值T₁₁~T₄₁作为初始值并且返回步骤42。

以上借助较佳实施例描述了本发明的具体实施方式，但是应该理解的是，这里具体的描述不应理解为对本发明的精神和范围的限定，本领域内的技术人员在阅读本说明书后对上述实施例作出各种修改，这些都属于本发明的范围。

Claims (6)

1、一种在冷带钢连轧机轧制规程设定中防治热滑伤的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设定包括乳化液温度T_c、轧制速度V、压下量优化值的搜索范围、压下量L_n、总压下量L、电机相对负荷波动范围的上限λ₀以及各机架平均张力在内的参数；

(2)设定(n-1)个机架的压下量L₁～L_n-1；

(3)根据压下量L₁～L_n和其它参数计算每个机架前张力的最小值σ_imin并且判断每个机架的前张力最小值σ_imin是否大于或等于预设值σ_ic，如果对于每个机架都有σ_imin≥σ_ic，进入步骤(4)，否则，返回步骤(2)，为(n-1)个机架重新设定新的压下量L₁～L_n-1；

(4)根据压下量L₁～L_n和其它参数计算每个机架的实际轧制功率N’_i，并计算每个机架的相对负荷波动范围ΔS_i；

(5)判断每个机架的相对负荷波动范围ΔS_i是否大于或等于相对负荷波动范围的上限λ₀，如果对于每个机架都有ΔS_i≤λ₀，进入步骤(6)，否则，返回步骤(2)，为所述机架重新设定新的压下量L₁～L_n-1；

(6)根据压下量L₁～L_n和其它参数计算每个机架的打滑因子ψ_i并且判断每个机架的打滑因子ψ_i是否小于或等于防止打滑发生的打滑因子最大允许值k_s，如果对于每个机架都有ψ_i≤k_s，则进入步骤(7)，否则，返回步骤(2)，为所述机架重新设定新的压下量L₁～L_n-1；

(7)计算目标函数T并将其与其它已计算目标函数中的最小值比较，如果当前目标函数值小于其它已计算目标函数中的最小值，则以当前目标函数值替换其它已计算目标函数中的最小值，否则不作替换；

(8)判断压下量L₁～L_n-1的设定值是否遍历整个搜索范围，如果是，则输出使目标函数 $T=\max \{T_i^{*},i=1~n\}$ 取值最小的压下量L₁～L_n-1以及相应的目标函数最小值，否则返回步骤(2)，为所述机架重新设定新的压下量L₁～L_n-1。

2、如权利要求1所述的在冷带钢连轧机轧制规程设定中防治热滑伤的方法，其特征在于，所述目标函数T的约束条件包括钢板形状、电机的相对负荷和防治打滑约束条件。

3、如权利要求2所述的在冷带钢连轧机轧制规程设定中防治热滑伤的方法，其特征在于，所述钢板形状约束条件定义为每个机架前张力的最小值σ_imin不得低于该机架的带材临界失稳应力。

4、如权利要求2所述的在冷带钢连轧机轧制规程设定中防治热滑伤的方法，其特征在于，所述电机的相对负荷约束条件为：

                    ΔS_i≤λ₀，i＝1～n

其中，i为机架编号，n为参与优化的机架数量， $\mathrm{\Δ}{S}_i=\frac{|S_i-{\stackrel{\‾}{S}}_i|}{S_i},$ $S_i=\frac{N_i-{N^{\′}}_i}{N_i},$ $\stackrel{\‾}{S_i}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i,$ N_i和N’_i分别为第i个机架主电机的额定功率和实际轧制功率，λ₀为相对负荷波动范围的上限。

5、如权利要求2所述的在冷带钢连轧机轧制规程设定中防治热滑伤的方法，其特征在于，所述防治打滑约束条件为：

                    ψ_i≤k_s，i＝1～n

这里，n为参与优化的机架总数，i为机架编号，ψ_i为第i个机架的打滑因子，k_s为防止打滑发生的打滑因子最大允许值。

6、一种冷带钢连轧机轧制规程的综合优化控制方法，其特征在于，包括以下由计算机系统执行的步骤：

(1)设定前(n-1)个机架的前张力的初始值T’₁₁~T’_(n-1)1；

(2)以冷带钢连轧机最后一个机架n的板形作为目标函数并以该机架电机额定功率和最大轧制压力为约束条件来优化计算该机架的压下量L_n；

(3)采用如权利要求1～5中任意一项所述的方法优化计算前(n-1)个机架的压下量L₁~L_n-1，其中，优化计算时前(n-1)个机架的前张力值取值为初始值；

(4)根据步骤(3)得到的第1个机架的压下量计算第1个机架的前张力T₁₁；并采用如权利要求1～5中任意一项所述的方法优化计算第2～(n-1)个机架的机架前张力T₂₁~T_(n-1)1，其中，优化计算时将各个机架的压下量取值为步骤(2)和(3)得到的优化计算值；

(5)判断 $\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{(T_{i1}-T_{i1}^{\′})}^2$ 是否小于或等于预设常数，如果小于或等于预设常数，则将上述步骤得到的机架压下量和前张力优化计算值作为相应的设定值输出，否则，以上述步骤得到的机架前张力优化计算值T₁₁~T_(n-1)1作为初始值并且返回步骤(2)。

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