一种连续退火机组生产过程工艺参数设定与在线优化方法技术
【技术实现步骤摘要】
一种连续退火机组生产过程工艺参数设定与在线优化方法
本专利技术属于钢铁企业连续退火机组的自动控制
，特别涉及一种连续退火机组生产过程工艺参数设定与在线优化方法。
技术介绍
在钢铁企业冷轧厂连续退火机组的实际生产过程中，带钢的硬度是评价带钢产品质量的重要指标。而且，对连续退火机组的相关工艺参数进行控制，以保证带钢产品硬度在合同规定的范围内，同时兼顾节能降耗和机组产能提高，一直是冷轧厂连续退火机组生产过程控制的首要任务。然而，由于连续退火机组生产线较长，包含多个生产阶段，而每个生产阶段又涉及多个与带钢产品硬度相关的工艺参数，使得整个连续退火机组需要进行相关控制的工艺参数元素多达30余项；另外，在各个生产阶段的处理过程中都会发生复杂的热交换和带钢内部的金属相变过程，同时，各生产阶段之间又存在耦合关系。当前的连续退火机组实际生产过程中主要依靠现场操作人员的经验对连续退火机组的工艺参数进行设定和优化，但是，由于连续退火机组生产过程的复杂性，人工方法难以实现对连续退火机组生产工艺的优化控制，经常出现带钢质量不达标、能源消耗大、机组产能无法充分发挥等问题。然而，当前多集中于对连续退火机组某一生产阶段控制方法的研究，而没有实现对整条连续退火机组工艺参数的优化与控制，更没有在对整条连续退火机组工艺参数进行优化与控制的同时兼顾机组能源消耗的优化和机组产能的优化。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种连续退火机组生产过程工艺参数设定与在线优化方法。本专利技术的技术方案是：一种连续退火机组生产过程工艺参数设定与在线优化方法，包括连续退火机组生产工艺参数静态优...
【技术保护点】
一种连续退火机组生产过程工艺参数设定与在线优化方法，其特征在于：包括连续退火机组生产工艺参数静态优化阶段和连续退火机组生产工艺参数在线动态优化阶段；所述连续退火机组生产工艺参数静态优化阶段，为对连续退火机组生产工艺参数进行静态优化确定其最优设定值的过程；所述静态是指理想情况下不发生任何扰动的连续退火机组生产过程；所述连续退火机组生产工艺参数在线动态优化阶段，为在带钢连续退火实际生产过程中在线对连续退火机组生产工艺参数进行动态优化的过程。
【技术特征摘要】
1.一种连续退火机组生产过程工艺参数设定与在线优化方法，其特征在于：包括连续退火机组生产工艺参数静态优化阶段和连续退火机组生产工艺参数在线动态优化阶段；所述连续退火机组生产工艺参数静态优化阶段，为对连续退火机组生产工艺参数进行静态优化确定其最优设定值的过程；所述静态是指理想情况下不发生任何扰动的连续退火机组生产过程；所述连续退火机组生产工艺参数在线动态优化阶段，为在带钢连续退火实际生产过程中在线对连续退火机组生产工艺参数进行动态优化的过程；所述连续退火机组生产工艺参数静态优化阶段，包括如下步骤：步骤100：针对每一种调质度带钢，从企业数据库中采集最近m时间段内的连续退火机组生产过程数据，所述连续退火机组生产过程数据包括每卷带钢的连续退火机组生产状态数据和相应的带钢信息数据；所述每卷带钢的生产状态数据包括中央段速度、加热炉内各分区温度平均值、均热炉内各分区温度平均值、缓冷炉内各分区温度平均值、1#冷炉内各分区温度平均值、1#过时效炉内各分区温度平均值、2#过时效炉内各分区温度平均值、2#冷却炉内温度平均值、1#冷炉内冷却气体平均值、2#冷却炉内冷却气体平均值，以及分别在加热炉、均热炉、缓冷炉、1#冷炉、1#过时效炉、2#过时效炉和2#冷却炉出口处的平均温度；所述带钢信息数据包括入口厚度、入口宽度、碳含量、硫含量、磷含量、锰含量、氮含量、硅含量、总铝含量、出炉温度、平均卷曲温度、平均精轧温度、平均终轧温度和连续酸洗-轧制延伸率；步骤200：针对每一种调质度带钢，根据步骤1采集的连续退火机组历史生产过程数据，使用最小二乘方法建立连续退火机组生产过程模型并将所建立的连续退火机组生产过程模型存储于连续退火生产过程模型库中；所述连续退火机组生产过程模型包括带钢出口温度线性模型和带钢产品质量预报模型；所述带钢出口温度线性模型包括带钢分别在加热炉、均热炉、缓冷炉、1#冷炉、1#过时效炉、2#过时效炉和2#冷却炉出口处平均温度的线性模型；步骤300：根据待生产带钢的调质度，从连续退火生产过程模型库中选取该种调质度带钢的连续退火机组生产过程模型，以及从企业数据库中读取相应的连续退火机组的工艺约束条件；步骤400：使用连续退火机组生产工艺参数静态优化方法确定静态情况下的最优连续退火机组工艺参数并下发到连续退火机组的过程控制系统进行设定；所述步骤400中所述的连续退火机组生产工艺参数静态优化方法，包括以下步骤：步骤401：在组成连续退火机组生产工艺参数的各项工艺参数元素取值范围内，随机产生n个初始连续退火机组生产工艺参数，形成初始的连续退火机组生产工艺参数候选集合C＝{Pi}，i＝1，2，...，n，Pi表示第i个连续退火机组生产工艺参数；步骤402：根据连续退火机组生产工艺参数评价指标，从初始的连续退火机组生产工艺参数候选集合C中找出最优连续退火机组生产工艺参数，并将该最优连续退火机组生产工艺参数存储到最优连续退火机组生产工艺参数集合E中；所述连续退火机组生产工艺参数评价指标包括以下4个：带钢质量、能源消耗、机组生产效率、退火工艺规程执行度；步骤403：根据候选集合C中的连续退火机组生产工艺参数，产生新的连续退火机组生产工艺参数，并用该新的连续退火机组生产工艺参数来更新集合C和集合E；步骤404：重复执行步骤403若干次后，现场操作人员根据其生产经验和连续退火机组当前的生产要求，从更新后的集合E中选择一个连续退火机组生产工艺参数作为静态情况下的连续退火机组工艺参数最优值下发到连续退火机组的过程控制系统进行设定。2.根据权利要求1所述的连续退火机组生产过程工艺参数设定与在线优化方法，其特征在于：每一个所述的连续退火机组工艺参数均由以下27项工艺参数元素组成：中央段速度、加热炉1区炉温、加热炉2区炉温、加热炉3区炉温、加热炉4区炉温、加热炉5区炉温、均热炉1区炉温、均热炉2区炉温、均热炉1区炉温、缓冷炉2区炉温、1#冷炉1区炉温、1#冷炉2区炉温、1#冷炉3区炉温、1#过时效炉1区炉温、1#过时效炉2区炉温、2#过时效炉1-1区炉温、2#过时效炉1-2区炉温、2#过时效炉2-1区炉温、2#过时效炉2-2区炉温、2#冷却炉炉炉温、水淬炉1区水温、平整机延伸率、平整机入口带钢张力、平整机中间带钢张力、平整机出口带钢张力、平整机中1#机架轧制力和平整机中2#机架轧制力。3.根据权利要求1所述的连续退火机组生产过程工艺参数设定与在线优化方法，其特征在于：所述的步骤402包括如下步骤：步骤402.1：针对集合C中的每个连续退火机组生产工艺参数计算其各自的连续退火机组生产工艺参数评价指标值；步骤402.2：根据步骤402.1计算出的各连续退火机组生产工艺参数的评价指标值以及连续退火机组生产工艺参数的优劣判断规则，从初始的连续退火机组生产工艺参数候选集合C中找出最优连续退火机组生产工艺参数，并将该最优连续退火机组生产工艺参数存储到最优连续退火机组生产工艺参数集合E中。4.根据权利要求2所述的连续退火机组生产过程工艺参数设定与在线优化方法，其特征在于：所述的步骤403包括如下步骤：步骤403.1：根据从当前候选集合C中随机选择的两个不同的连续退火机组生产工艺参数，产生新的连续退火机组生产工艺参数，方法为：假设从当前集合C中随机所选择的两个连续退火机组生产工艺参数分别为第h个连续退火机组生产工艺参数Ph和第g个连续退火机组生产工艺参数Pg，Ph中和Pg中的第k(k＝1，...，27)项工艺参数元素分别记为xhk和xgk、新的连续退火机组生产工艺参数记为P′以及P′中第k项工艺参数元素记为xp’k，则xp’k的确定方法为：首先产生一个随机数r∈[0，1]，如果r＜0.5，则xp’k＝(xmin，k-0.5Δk)+r×(xmax，k+0.5Δk)，其中xmin，k＝min{xhk，xgk}，xmax，k＝max{xhk，xgk}，Δk＝xmax，k-xmin，k；否则，xp’k＝xbest，k+r×(xhk-xgk)，其中xbest，k为从当前的最优连续退火机组生产工艺参数集合E中随机选取的一个连续退火机组生产工艺参数Pbest中第k项工艺参数元素的取值；步骤403.2：针对步骤403.1产生的新的连续退火机组生产工艺参数计算其评价指标；步骤403.3：根据连续退火机组生...
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