DOL:10.13374.issn1001-053x.2012.09.011 第34卷第9期 北京科技大学学报 Vol.34 No.9 2012年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep.2012 基于多目标满意优化的热轧非对称工作辊设计 邵健”区唐荻”何安瑞”杨荃”史乃安) 1)北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京1000832)鞍山钢铁集团公司热轧厂，鞍山114021 ☒通信作者，E-mail:ustbshao(@163.com 摘要热轧非对称工作辊可兼顾板形控制和自由规程轧制，其关键参数通常采用经验设计法，缺乏相应的依据。本文提出 了热轧非对称工作辊关键参数的理论设计方法.由于设计过程中无法精确给定已知条件，因此把多目标满意优化引入到非对 称工作辊的参数设计中，建立了综合满意度目标函数，并用模拟退火遗传算法进行满意度最优值求解.采用满意解代替最优 解，使得辊形参数的优化设计结果更具科学性.在某热连轧生产线上的实际应用表明，优化设计的辊形在板形控制和自由规 程轧制方面均取得了理想的效果. 关键词热轧机：工作辊：辊形：优化：板形控制：模拟退火算法：遗传算法 分类号TG333.7·1 Design of asymmetric work rolls in hot strip mills based on multi-criterion satis- factory optimization SHAO Jian,TANG Di,HE An-rui,YANG Quan),SHI Nai-an2 1)National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Hot Strip Mill Plant,Anshan Iron and Steel Group Corporation,Anshan 114021,China Corresponding author,E-mail:ustbshao@163.com ABSTRACT Asymmetric work rolls in hot strip mills can give consideration to both shape control and schedule free rolling:however, their key parameters are usually designed with experience and lack for corresponding basis.This paper proposed a theoretical design method for key parameters of asymmetry work rolls in hot strip mills.As known conditions could not be accurately given during the de- sign process,multi-eriterion satisfactory optimization was introduced to the parameters design of asymmetry work rolls.Then a compre- hensive satisfaction objective function was established and the optimal value was solved with a simulated annealing genetic algorithm. Using the satisfactory solution instead of the optimal solution makes the optimization results of the roll shape parameters more scientific. An application on a certain hot rolling production line indicates that the optimized roll contour achieves desired results in both shape control and schedule free rolling. KEY WORDS hot rolling mills:work rolls:roll contour:optimization:shape control:simulated annealing:genetic algorithms 基于上下游机架不同的板形控制特性，热连轧 制、补偿轧辊磨损实施自由规程轧制的目的，开发了 机一般在上游机架采用轧辊交叉(pair cross,PC)技 热轧非对称工作辊同，现场运用也取得了理想的效 术或连续可变凸度(continuously variable crown, 果.非对称工作辊关键参数的设计一直以来都基于 CVC)技术，实施凸度控制，下游机架则保持比例凸 经验设计方法，缺乏相应的理论依据，面对复杂多变的 度相等，实施平坦度控制-.近些年，专用钢（如 外部条件，非对称工作辊使用的有效性更多依赖于设 硅钢)的边部形状控制、自由规程轧制(schedule free 计者的经验.为了使设计结果更具科学性，系统研究非 rolling,SFR)等需求被提出B-,为达到边部板形控 对称工作辊主要参数的设计方法具有重要的意义. 收稿日期：201106-31 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(2009AA04Z163)第 34 卷 第 9 期 2012 年 9 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 9 Sep． 2012 基于多目标满意优化的热轧非对称工作辊设计 邵 健1) 唐 荻1) 何安瑞1) 杨 荃1) 史乃安2) 1) 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京 100083 2) 鞍山钢铁集团公司热轧厂，鞍山 114021 通信作者，E-mail: ustbshao@ 163． com 摘 要 热轧非对称工作辊可兼顾板形控制和自由规程轧制，其关键参数通常采用经验设计法，缺乏相应的依据． 本文提出 了热轧非对称工作辊关键参数的理论设计方法． 由于设计过程中无法精确给定已知条件，因此把多目标满意优化引入到非对 称工作辊的参数设计中，建立了综合满意度目标函数，并用模拟退火遗传算法进行满意度最优值求解． 采用满意解代替最优 解，使得辊形参数的优化设计结果更具科学性． 在某热连轧生产线上的实际应用表明，优化设计的辊形在板形控制和自由规 程轧制方面均取得了理想的效果． 关键词 热轧机; 工作辊; 辊形; 优化; 板形控制; 模拟退火算法; 遗传算法 分类号 TG333． 7 + 1 Design of asymmetric work rolls in hot strip mills based on multi-criterion satis￾factory optimization SHAO Jian1) ，TANG Di 1) ，HE An-rui 1) ，YANG Quan1) ，SHI Nai-an2) 1) National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Hot Strip Mill Plant，Anshan Iron and Steel Group Corporation，Anshan 114021，China Corresponding author，E-mail: ustbshao@ 163． com ABSTRACT Asymmetric work rolls in hot strip mills can give consideration to both shape control and schedule free rolling; however， their key parameters are usually designed with experience and lack for corresponding basis． This paper proposed a theoretical design method for key parameters of asymmetry work rolls in hot strip mills． As known conditions could not be accurately given during the de￾sign process，multi-criterion satisfactory optimization was introduced to the parameters design of asymmetry work rolls． Then a compre￾hensive satisfaction objective function was established and the optimal value was solved with a simulated annealing genetic algorithm． Using the satisfactory solution instead of the optimal solution makes the optimization results of the roll shape parameters more scientific． An application on a certain hot rolling production line indicates that the optimized roll contour achieves desired results in both shape control and schedule free rolling． KEY WORDS hot rolling mills; work rolls; roll contour; optimization; shape control; simulated annealing; genetic algorithms 收稿日期: 2011--06--31 基金项目: 国家高技术研究发展计划资助项目( 2009AA04Z163) 基于上下游机架不同的板形控制特性，热连轧 机一般在上游机架采用轧辊交叉( pair cross，PC) 技 术或 连 续 可 变 凸 度 ( continuously variable crown， CVC) 技术，实施凸度控制，下游机架则保持比例凸 度相等，实施平坦度控制［1--2］． 近些年，专用钢( 如 硅钢) 的边部形状控制、自由规程轧制( schedule free rolling，SFR) 等需求被提出［3--4］，为达到边部板形控 制、补偿轧辊磨损实施自由规程轧制的目的，开发了 热轧非对称工作辊［5］，现场运用也取得了理想的效 果． 非对称工作辊关键参数的设计一直以来都基于 经验设计方法，缺乏相应的理论依据，面对复杂多变的 外部条件，非对称工作辊使用的有效性更多依赖于设 计者的经验． 为了使设计结果更具科学性，系统研究非 对称工作辊主要参数的设计方法具有重要的意义． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.09.011