D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2005.01.024 第27卷第1期 北京科技大学学报 VoL.27 No.1 2005年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2005 兼顾板形的热连轧机负荷分配的优化 罗永军”王长松)曹建国)金丽娜)姚耕耘列 1)中国冶金设备总公司，北京1000162)北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要针对热连轧过程中板形板厚综合控制问题，提出了兼顾板形的负荷分配方法，并且 使用免疫遗传算法进行了参数优化，实验数据对比分析表明，该方法是有效的，能够实现板 形板厚的综合控制. 关键词负荷分配；板形板厚；热连轧；免疫遗传算法 分类号TG333.71:TP273.1 精轧机组负荷分配的实质是合理分配各机 式中，h为第i机架的出口厚度；K,K为由现场 架的出口厚度，并由此确定各机架的压下量、轧 统计得到的系数；为机架号，i=1n;中为累计能 制力等，目前使用的负荷分配多根据生产经验制 耗分配系数；a为n各机架的总能耗， 定，该方法简单、合理，但是并非最优川. a.=k+k受) 在热连轧生产中，板形、板厚控制的对象都 1.2辊缝形状方程 是有载辊缝的形状，所以负荷分配也是带钢板形 有载辊缝形状使用以下方程描述： 控制的基础.同时，由于轧制过程中辊形的不断 C=Ko+KRFx+KBFFa+Kc.Cw+Kc.Co (3) 变化，而对每一卷带钢，都重新进行兼顾板形的 式中，Cn为辊缝凸度，K为机架常量系数，K为 负荷分配，以充分发挥轧制力对有载辊缝凸度的 轧制力影响系数，F为轧制力，K为弯辊力影响 积极影响，因此可以将轧制力作为对带钢板形的 系数，F为弯辊力，K。为工作辊辊形影响系数， 一个调控手段，进而提高弯辊力的调控能力，降 Cw为工作辊辊形，K,为支持辊辊形影响系数，C 低弯辊力超出调节范围的可能， 为支持辊辊形.从中可以看出，轧制力和弯辊力 本文根据板形板厚综合控制的原理，提出了 都对有载辊缝形状产生影响. 兼顾板形的负荷分配策略，并且使用免疫遗传算 13板形方程 法进行优化计算. 采用参考文献[3]中的板形方程，该板形方程 1兼顾板形的负荷分配原理 考虑了轧制过程中基于Shohet判别式的平坦度 变化和二次变形.同时计算工作辊的磨损和热胀 11经验负荷分配模型 辊形，以计算当前轧制状态下的有载辊缝 热轧带钢通过精轧机组，在各架轧机轧制力 1.4轧制力的计算 作用下，由厚度为Ho的坯料轧制成为厚度为h,(n 采用现场所使用的轧制力计算公式： 为机架数)的成品，其总的压下量为： FR=BLOK (4) △h=H。-hn (1) 式中，B为轧件的平均宽度，mm:为考虑压扁后 在热连轧生产现场大多使用能耗分配法进 的接触弧长，mm;2,为应力状态系数，采用Sims 行厚度分配，其经验公式为： 公式：K为平面变形下的变形阻力，MPa h,=Hoexp K,-K☒-4Kpa 2K, (2) 1.5兼顾板形的负荷分配 由于经验的厚度分配值与最优的厚度分配 收精日期：200403-29修回日期：2004-09-15 值相差不会太大，因此，本文提出的负荷分配方 基金项目：国家自然科学基金资助项目No.598351700)及国家 法的基本思想是：以式(2)计算的各机架出口厚 “九五”科技攻关项目No.95-527-01-02-04) 作者简介：罗永军(1977一)，男，博士 度经验值作为负荷分配的基准值：确定各机架第 2 7 卷 第 1 期 2 0 5 年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 oJ u nr a l o f U . l v e均iyt o f s e i e 。 魂 a n d l 愁c h n o 】o 盯 B e ij in g V b l . 2 7 N O . l F e b 。 2 0 0 5 兼顾板形的热连轧机负荷分配的优化 罗永 军 ` , 王 长 松 ” 曹建 国 ” 金 丽 娜 2 , 姚耕耘 2 , l ) 中国冶 金设备 总 公司 , 北京 10 0 0 1 6 2 ) 北京科 技大 学机 械工 程学 院 , 北京 10 0 0 8 3 摘 要 针 对 热连 轧过 程 中板 形 板厚 综合 控制 问题 , 提 出 了兼顾 板形 的 负荷 分配 方法 , 并 且 使用 免 疫遗 传算法 进 行 了参数 优化 . 实 验数 据对 比 分析表 明 , 该方 法 是有 效 的 , 能够 实现 板 形板 厚 的综 合控 制 . 关键 词 负 荷分 配; 板形 板厚 ; 热连 轧 ; 免疫 遗传 算 法 分 类号 T G 3 3 3 . 7 1 ; 仰 2 7 3 . 1 精 轧 机 组 负荷 分 配 的 实质 是合 理 分 配 各 机 架 的 出 口 厚度 , 并 由此 确 定各 机架 的压 下量 、 轧 制 力等 . 目前使 用 的负荷 分配 多 根据 生产 经验 制 定 , 该 方 法简 单 、 合 理 , 但 是 并 非最 优 `1] . 在热 连 轧生 产 中 , 板 形 、 板 厚控 制的对 象都 是有 载辊 缝 的形状 , 所 以负荷 分配 也 是带钢 板 形 控 制 的基础 . 同时 , 由于 轧制 过 程 中辊 形 的不 断 变化 , 而对 每 一 卷带 钢 , 都 重 新 进行 兼顾 板 形 的 负荷 分配 , 以充 分发挥 轧 制力对 有载辊 缝 凸度 的 积 极 影响 , 因此 可 以将 轧制 力 作 为对带 钢板 形 的 一个 调控 手 段 , 进 而 提 高弯 辊 力 的调 控 能力 , 降 低 弯 辊力 超 出调 节 范 围 的可 能 . 本 文根 据板 形 板 厚综 合控 制 的原 理 , 提 出了 兼 顾板 形 的负荷 分 配策 略 , 并且 使用 免 疫遗 传算 法 进行 优 化 计算 . 式 中 , h `为 第 i 机 架 的 出 口 厚 度 ; 凡 , 凡 为 由现 场 统 计 得 到 的系 数 ; i 为机架 号 , i 二 1~n ; 价 `为累 计 能 耗 分 配 系数 ; 氏 为 n 各 机 架 的总 能耗 , 二 一 城 肠鲁r+Kz (1谱! · 1 兼顾板形 的 负荷 分 配 原 理 L l 经验 负荷 分配 模 型 热 轧 带钢 通 过精 轧机 组 , 在 各 架轧 机轧 制 力 作用 下 , 由厚度 为 0H 的坯 料 轧制成 为 厚度 为 h 。 (n 为机 架数 ) 的成 品 , 其 总 的压 下量 为 : 劫 = 0H 一 h 。 ( 1) 在 热 连 轧 生 产 现 场 大 多 使 用 能耗 分 配 法进 行 厚 度 分配 , 其 经 验 公式 为 : 方 , 一。 。 x p l全奥率巫1 ( 2 ) L ` J 、 I J 收 稿 日期 : 2 0 0 4刁 3一9 修 回 日期 : 2 0 04刁 9 一 15 基 金项 目 : 国家 自然 科学基 金资助 项 目困认 5 9 8 3 51 7 00) 及 国家 “ 九 五 ” 科 技攻 关项 目(N 0 . 9 5 一 5 2 7 一。一 0 2 一 0 4 ) 作 者简 介 : 罗永 军 ( 19 7 7一) , 男 , 博 士 1 .2 辊 缝形 状 方程 有 载辊 缝 形状 使用 以下方 程 描 述闭 : C = 0K 十犬诗 · 凡+ 瓜 F · aF + 凡 . . wC + cK . . aC (3 ) 式 中 , C 为 辊缝 凸度 , 0K 为机 架 常 量系 数 , 犬心为 轧 制 力影 响 系数 , FR 为 轧制 力 , 凡 F 为弯 辊 力影 响 系 数 , aF 为弯 辊力 , 凡 . 为工 作 辊 辊形 影 响 系数 , wC 为工 作 辊辊 形 , 凡 为支 持辊 辊形 影 响系 数 , G 为 支持 辊 辊形 . 从 中可 以看 出 , 轧制 力 和弯 辊 力 都 对有 载 辊缝 形 状 产生 影 响 . L 3 板 形 方 程 采 用 参考 文献 13 』中的板 形 方程 , 该板形 方 程 考 虑 了轧 制过 程 中基 于 hs o h e t判 别 式 “ ,的平 坦 度 变化 和二 次变 形 . 同时计 算工 作 辊 的磨损 和 热胀 辊 形 , 以计 算 当前 轧 制 状态 下 的 有载 辊 缝 . 1.4 轧 制 力的计 算 采用 现 场 所 使用 的轧制 力 计 算 公式 : 凡 = ilB 必K (4 ) 式 中 , B 为轧件 的平 均 宽度 , ~ ; 乙为考 虑压 扁 后 的 接触 弧 长 , m 刃n ; 必为应 力状态 系数 , 采 用 S加 s 公 式 : K 为平 面 变形 下 的变 形 阻 力 , M P a . L S 兼顾 板 形 的负 荷 分 配 由于 经 验 的 厚 度 分 配 值与 最 优 的 厚 度 分 配 值 相差 不 会太 大 , 因 此 , 本 文 提 出 的负荷分 配 方 法 的基 本 思想 是 : 以式 (2) 计 算 的各 机 架 出 口 厚 度 经验 值 作 为负 荷 分配 的基准 值双; 确 定各 机 架 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2005. 01. 024