[发明专利]一种以罩式退火过程钢卷粘结防治为目标的装炉优化方法

说明书

技术领域

本发明属于冷轧技术领域，特别涉及薄带钢在罩式退火过程中的装炉方法。

背景技术

钢铁行业是国民经济的支柱产业，长期以来一直在国民经济的发展中占主导地位。在钢铁产品的生产过程中，冷轧生产线一直是钢铁企业的主要生产线，是企业经济效益的主要来源。目前大多数企业采用罩式炉群退火方式进行生产，罩式炉退火作为冶金企业生产高质量冷轧薄板产品的一道关键工序，是大部分冷轧薄板厂生产的主要瓶颈。规划钢卷装入炉中的组合方式以及在炉中的摆放次序称为装炉组合，是罩式炉退火的开始环节。优化装炉组合可以充分发挥炉群的退火效率，提高退火车间的整体产量和效益。由文献[1-4]可以知道，钢卷装炉组合实质是一个大规模的组合优化问题，钢卷装炉组合过程存在诸多约束条件，现场根据生产经验人工完成装炉的方法效率较低。现有技术一般对装炉组合问题进行两阶段多目标优化，抽象建模，并采用遗传算法求解，取得了优于人工组合的结果。但遗传以及类似遗传算法的优化算法有自身的弊端，程序烦冗，效率慢，并且很难得到最优解。传统优化一般以最小装炉数、最短退火时间为优化目标，导致优化的结果有时不能满足退火工艺的需要，退火后带钢性能参差不齐，部分堆垛发生严重粘结现象，不得已降低退火温度。

(参考文献：[1]刘颖，刘全利，王伟.罩式退火炉装炉组合的优化模型及其算法[J].信息与控制，2009，38(2)：211-217.[2]王志刚，刘全利，王伟.改进的装炉组合问题建模与优化算法[J].控制工程，2010，17(002)：197-201.[3]张晓平，王伟，刘全利，等.钢卷装炉组合模型及算法仿真研究[J].系统仿真学报，2009(13)：3894-3897.[4]任冬.全氢罩式退火炉的模型研究[D].东北大学，2008.)

发明内容

针对目前进行装炉组合优化时碰到的优化结果不满意，或优化速度太慢、优化程序烦冗并且不能预防粘结等问题，本发明提供一种以罩式退火过程钢卷粘结防治为目标的装炉优化方法。本发明主要是根据退火炉内罩高度进行优化，得出最小装炉数，然后再根据整体粘结系数最小的目标进行优化，获得最佳优化效果。

本发明的技术方案如下：

一种以罩式退火过程钢卷粘结防治为目标的装炉优化方法，包括以下由计算机执行的步骤：

(a)收集罩式退火炉设备尺寸参数以及带钢卷尺寸参数，主要包括退火炉允许堆垛最大高度H_Lu，退火炉允许堆垛最大外径D_Lu，待退火钢卷的数量N、编号GJ_bh、内径GJ_nj、外径GJ_wj、带钢宽GJ_gd；

(b)收集退火过程的工艺参数，主要包括炉高计算系数ξ，泊松比ν，带钢密度ρ，退火钢卷粘结系数影响系数η₁，η₂，η₃，钢卷由于卷紧而附加的应力σ₀，钢卷由于升温引起的附加应力σ_t，σ^*为带钢发生粘结情况的临界压力；

(_c)定义优化过程的计算过程变量，主要包括初始退火炉数M，钢卷堆垛组合MLU_i，装炉高Luh_i，最大装炉高Luh_max，最小装炉高Luh_min，二者差值ΔLuh、ΔLuh′，过程参数i，各退火炉装炉的粘结系数ZJ_i，最大值ZJ_max，最小值ZJ_min，差值ΔZJ、ΔZJ′，钢卷重量G_gi，底层钢卷重量

(d)根据退火钢卷宽度对钢卷从大到小进行排序GJ_bh；

(e)计算初始退火装炉数(一般取ξ＝0.9)，装炉数取整数；

(f)按排序将退火钢卷依次以退火炉编号顺序装入退火炉，将退火钢卷按排序后的次序进行堆垛组合M_i；

(g)计算出各炉的装炉堆垛高度Luh_i；

(h)查找最大装炉高度Luh_max和最小装炉高度Luh_min，计算二者差值ΔLuh；

(i)将最大和最小装炉高度的两炉钢卷应用穷举法进行重排，并计算出最小差值ΔLuh′；

(j)判断ΔLuh′＜ΔLuh，如果成立，跳转至步骤(h)，否则转至步骤(k)；