一种用于紧凑式热带生产的热轧调度方法技术

本发明专利技术公开了一种用于紧凑式热带生产的热轧调度方法，以最小化无委材数量、最小化同一轧制单元内相邻两块板坯间最大厚度改变量、板坯厚度的改变时间为目标，建立包括无委材优化模型和板坯厚度优化模型的热轧生产调度模型；根据实际热轧生产过程中的工艺约束确定上述无委材优化模型和板坯厚度优化模型的约束条件；采用改进的启发式算法对无委材优化模型进行求解，获得最优轧制单元的数量和无委材的数量；采用基于分解的多目标进化算法对板坯厚度优化模型进行求解，获得最优相邻板坯之间厚度的改变值和最优的厚度改变时间；本发明专利技术所提供的方法获得的调度计划优与人工编制生产计划相比，可有效地减少板坯规格跳跃费用和换辊费用，降低生产成本。

Hot rolling scheduling method for compact tropical production

The invention discloses a method for hot rolling scheduling compact strip production, in order to minimize the number of adjacent non commissioned materials, minimize the same rolling unit two slab between the maximum thickness change, slab thickness change in time as the goal, including the establishment of non commissioned material optimization of hot rolling production scheduling model and optimization model of the slab thickness according to the actual process constraint; hot rolling process in the non commissioned material constraints of optimization model and optimization model of the slab thickness; using the improved heuristic algorithm to solve the non commissioned material optimization model, obtain the optimal number of rolling units and the number of non commissioned materials; using multi-objective evolutionary algorithm based on decomposition of slab thickness the optimization model is solved, the optimal thickness between adjacent slab obtained change value and the optimal thickness change time provided by the invention; Compared with the manual production plan, the scheduling plan obtained by the method can effectively reduce the skip cost and roll changing cost of slab specifications, and reduce the production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种用于紧凑式热带生产的热轧调度方法
本专利技术属于紧凑式热带生产
，更具体地，涉及一种用于紧凑式热带生产的热轧调度方法。
技术介绍
在紧凑式热带生产的热轧调度中，在进行轧制工艺环节时，因为高压和高速，工作锟磨损很严重，因此轧制若干板坯后需要更换轧辊，否则会影响钢坯质量。一个换辊周期内轧制的板坯被称为一个轧制单元，每个轧制单元包含不同厚度的板坯，且按一定规则排序。若某一厚度板坯不够时，则需要加入无委材以满足该约束。如何合理确定轧制板坯轧制顺序便成为热轧调度的关键问题，直接关系到产品的质量与生产成本。中国专利CN102981413A公开了一种用于连铸连轧炼钢计划的仿真方法，但该仿真方法主要解决的是炼钢和轧制的匹配问题，并没有具体给出如何解决热轧调度问题的方法。另有中国专利CN101097617A公开了一种金属热轧调度方法及其系统，但是该方法及系统在考虑工艺约束条件时未涉及无委材的数量，而无委材的数量在生产过程中应当尽量减小，在保证板坯厚度约束的情况下减少成本。因此，有必要提出一种新的热轧调度方法。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种用于紧凑式热带生产的热轧调度方法，其目的在于以订单和设备能力为导向，通过确定不同厚度范围内板坯的安全过渡值，确定所需轧制单元数量、组合形式，以及所需无委材数量；由此提高每个轧制单元内板坯的加工质量。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种用于紧凑式热带生产的热轧调度方法，包括如下步骤：(1)以最小化无委材数量、最小化同一轧制单元内相邻两块板坯间最大厚度改变量、板坯厚度的改变时间为目标建立包括无委材优化模型和板坯厚度优化模型的热轧生产调度模型；(2)根据实际热轧生产过程中的工艺约束确定上述无委材优化模型和板坯厚度优化模型的约束条件；其中，工艺约束包括：一个轧制单元内板坯总量不能超过轧机所能承受量、每个轧制单元内板坯排列按照板坯厚度呈厚-薄-厚平稳变化，以及同一个轧制单元不同规格的板坯应符合其对应轧辊安全过渡量；(3)采用改进的启发式算法对无委材优化模型进行求解，获得最优轧制单元的数量和无委材的数量；采用基于分解的多目标进化算法对板坯厚度优化模型进行求解，获得最优相邻板坯之间厚度的改变值和最优的厚度改变时间。优选地，上述的热轧调度方法，其无委材优化模型为：无委材优化模型满足约束条件如下：其板坯厚度优化模型为：决策变量为：其中，F(1)为无委材优化模型中无委材的数量，F1(2)为板坯厚度优化模型中最大厚度改变量，为板坯厚度优化模型中厚度改变时间；k为轧制单元的数量，k＝1,2,…,Kmax；p为一个轧制单元的各个位置，p＝1,2,…,Ω；p*为一个轧制单元内板坯厚度下降阶段和上升阶段的临界位置；α为安全过渡量水平，α＝1，2，…，5；αmax为最大安全过渡量水平；ρα为水平α对应的安全值；为水平α对应的最小厚度；为水平α对应的最大厚度；Ω为轧制单元内板坯的数量；S为订制的板坯集合；i为集合S中的变量，i1和i2分别为板坯Ⅰ和板坯Ⅱ；hi为板坯i的厚度，和分别为板坯Ⅰ和板坯Ⅱ的厚度；gi为板坯i的计量水平，和分别为板坯Ⅰ和板坯Ⅱ对应的计量水平；Sα为安全过渡量水平为α的板坯集合，且为最大轧制次数，|Sα|是集合Sα的势，|S3|是集合S3的势；S'α为水平α下无委材的集合；S'为无委材集合，且i'为集合S'中的变量，i'1和i'2分别为无委材Ⅰ和无委材Ⅱ；hi'为无委材i'的厚度，和分别为无委材Ⅰ和无委材Ⅱ的厚度；gi'为无委材i'的计量水平，和分别为无委材Ⅰ和无委材Ⅱ对应的计量水平。优选地，上述的热轧调度方法，求解无委材优化模型的方法具体包括如下子步骤：(3.1.1)将所有轧制单元按最大安全过渡量水平按照降序排列；(3.1.2)找到第一个包含无委材的轧制单元并令其为第k个轧制单元，从第k+1到最后一个轧制单元找到与第k+1个轧制单元中最大安全过渡量水平相等的轧制单元作为第l个轧制单元；(3.1.3)比较第l个轧制单元中订制板坯与第k个轧制单元中无委材的集合的势的大小，取较小的势的取值，然后在第k个轧制单元无委材中移除无委材，所移除的无委材的数量与上述势的取值相等；(3.1.4)重复步骤(3.1.1)～(3.1.3)，直到第l个轧制单元中订制板坯集合的势大于0。优选地，上述的热轧调度方法，求解板坯厚度优化模型的方法具体包括如下子步骤：(3.2.1)根据不同权重，生成不同的解构成一个初始种群；(3.2.2)采用交叉和变异方法对初始种群中的每个解进行更新操作；(3.2.3)对步骤(3.2.2)获得的解进行修复，以满足每个轧制单元内板坯排列按照板坯厚度呈厚-薄-厚平稳变化的约束条件；(3.2.4)若达到终止条件则结束，否则进入步骤(3.2.2)。优选地，上述的热轧调度方法，采用改进的启发式算法对无委材优化模型进行求解的方法，具体包括如下子步骤：(3.3.1)将所有轧制单元按照最大安全过渡量水平降序排列，若两个轧制单元最大安全过渡量水平相同，将带有较大的轧制单元排列在前面；其中，为第k个轧制单元中订制板坯的集合；(3.3.2)从所有轧制单元中找到第一个包含无委材的轧制单元，即的单元；若没有包含无委材的轧制单元或者是最后一个包含无委材的轧制单元，结束整个求解无委材优化模型的流程；其中，为第k个轧制单元中无委材的集合；(3.3.3)令步骤(3.3.2)中找到的轧制单元为第k个轧制单元，从第k+1个轧制单元到最后一个轧制单元中找到的轧制单元，将该轧制单元作为第l个轧制单元；其中，为第k个轧制单元中最大安全过渡量水平；(3.3.4)判断是否满足若是，则进入步骤(3.3.5)；若否，则进入步骤(3.3.6)；其中，是指第l个轧制单元中最大安全过渡量水平为的订制板坯的集合的势，是指第k个轧制单元中最大安全过渡量水平为无委材的集合的势；(3.3.5)将第k个轧制单元中最大安全过渡量水平为的个无委材移除，随机提取第l个轧制单元中最大安全过渡量水平为的个板坯放入第k个轧制单元当中；并在第l个轧制单元中随机地产生最大安全过渡量水平为的无委材，进入步骤(3.3.7)；(3.3.6)移除第k个轧制单元中最大安全过渡量水平为的个无委材；并提取第l个轧制单元中随机产生的最大安全过渡量水平为的的板坯放入到第k个轧制单元中；在第l个轧制单元中随机地产生个无委材；(3.3.7)判断是否满足且若是，则将该轧制单元从整个排列中移除，并结束；若否，则在第l个轧制单元中随机产生最大安全过渡量水平为的无委材，并进入步骤(3.3.8)；(3.3.8)令重复步骤(3.3.7)，直到第l个轧制单元中订制板坯集合的势现有的启发式算法具体如下：(1)令R为所形成的轧制单元中板坯集合，重复如下步骤直到S为空：(2)找到S中最大的过渡量水平依次考虑水平α对应的安全值ρα与Sα的势|Sα|(Sα中元素的个数)的大小，当两者相等时，提取Sα中所有板坯并放置在R中；若前者小于后者，从Sα随机提取ρα个板坯放在R中；相反，提取Sα中所有板坯，并随机产生ρα-|Sα|个水平为α的无委材，将板坯和无委材都放于R中；(3)令RD和RI分别为下降阶段和上升阶段的板坯集合，根据技术要求随机选择Ω-p*个放在RI中，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于紧凑式热带生产的热轧调度方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以最小化无委材数量、最小化同一轧制单元内相邻两块板坯间最大厚度改变量、板坯厚度的改变时间为目标建立包括无委材优化模型和板坯厚度优化模型的热轧生产调度模型；(2)根据实际热轧生产过程中的工艺约束确定所述无委材优化模型和板坯厚度优化模型的约束条件；所述工艺约束包括：一个轧制单元内板坯总量不能超过轧机所能承受量、每个轧制单元内板坯排列按照板坯厚度呈厚‑薄‑厚平稳变化，以及同一个轧制单元不同规格的板坯应符合其对应轧辊安全过渡量；(3)采用改进的启发式算法对所述无委材优化模型进行求解，获得最优轧制单元的数量和无委材的数量；采用基于分解的多目标进化算法对所述板坯厚度优化模型进行求解，获得最优相邻板坯之间厚度的改变值和最优的厚度改变时间。

【技术特征摘要】
1.一种用于紧凑式热带生产的热轧调度方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以最小化无委材数量、最小化同一轧制单元内相邻两块板坯间最大厚度改变量、板坯厚度的改变时间为目标建立包括无委材优化模型和板坯厚度优化模型的热轧生产调度模型；(2)根据实际热轧生产过程中的工艺约束确定所述无委材优化模型和板坯厚度优化模型的约束条件；所述工艺约束包括：一个轧制单元内板坯总量不能超过轧机所能承受量、每个轧制单元内板坯排列按照板坯厚度呈厚-薄-厚平稳变化，以及同一个轧制单元不同规格的板坯应符合其对应轧辊安全过渡量；(3)采用改进的启发式算法对所述无委材优化模型进行求解，获得最优轧制单元的数量和无委材的数量；采用基于分解的多目标进化算法对所述板坯厚度优化模型进行求解，获得最优相邻板坯之间厚度的改变值和最优的厚度改变时间。2.如权利要求1所述的热轧调度方法，其特征在于，所述无委材优化模型为：无委材优化模型满足约束条件如下：其板坯厚度优化模型为：决策变量为：其中，F(1)为无委材优化模型中无委材的数量，F1(2)为板坯厚度优化模型中最大厚度改变量，为板坯厚度优化模型中厚度改变时间；k为轧制单元的数量，k＝1,2,…,Kmax；p为一个轧制单元的各个位置，p＝1,2,…,Ω；p*为一个轧制单元内板坯厚度下降阶段和上升阶段的临界位置；α为安全过渡量水平，α＝1，2，…，5；αmax为最大安全过渡量水平；ρα为水平α对应的安全值；为水...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘全科，高珊，高亮，李新宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42