孔型设计优化(optimization  of  roll  pass  design)

为从多种可行的孔型设计方案中选择产量最高、质量最好、能耗最低、轧辊磨损最小的最优方案所进行的分析和计算工作。孔型设计优化可以明显提高型钢产品质量和轧制生产的经济效益。它是计算机辅助孔型设计技术最有前途的发展方向。选用合适的目标函数、优化计算白变量、优化计算约束条件和优化计算方法进行孔型设计优化，可以在不增加设备和加工工序的前提下提高经济效益，利用软件创造价值。通过孔型设计优化可实现全自动设计，它的工作方式是：把作为产品设计目标的目标函数编成程序输入计算机，经中央处理机处理后，能直接输出已经优化的最终结果。设计过程中对于目标函数的优化无须人的参与，计算机能调入相应的优化程序作出决策。孔型设计优化是一门新兴技术，它正处于不断发展和完善之中。

目标       优化的主要任务是确定最合理的各道次延伸系数分配，确定最合适的孔型形状和尺寸。孑L型设计优化要追求以下目标：(1)保证轧机安全；(2)获得最高产量；(3)能量消耗最小；(4)工具磨损最小；(5)保证产品质量。能达到以上要求的孔型是较完全的优化孔型。由于型钢轧制过程中轧件的变形很复杂，目前，受计算机计算能力和型钢轧制理论水平的限制，人们还难于进行满足上述所有条件的孔型设计优化。通常的作法是选择一个主要指标作为优化的目标，而将其他条件转化成各种约束条件。优化时，要根据主要目的和生产工艺条件确定优化目标函数。由于型钢产品的种类和尺寸规格繁多，型钢轧机的布置形式多种多样，型钢孔型的断面形状很多，因此，在不同条件下，型钢孔型设计优化所追求的目标也有许多种。根据轧机布置和产品特点所决定，常用的优化目标函数有以下几种：(1)总轧制能耗最小，这一目标函数应用范围较广；(2)各道次轧制负荷相等，在可逆式轧机上，为充分发挥轧机能力，提高生产率，平衡各道次轧辊磨损，可选择这一目标函数；(3)等负荷余量，对于连轧机，在产品质量和轧机能力允许的条件下，获得最高产量最直接的方法是提高轧制速度，而提高轧制速度常会产生一些机架超负荷的问题，因此，均匀分配负荷成为优化目标函数；(4)总轧制时间最短。根据生产条件和设备条件的不同，优化目标函数还可以有其他形式，例如：各道次轧辊磨损均匀，各机架间张力最小等。根据轧制设备和轧制工艺的发展，这方面内容还有待于在生产实践中进一步发展。

参数选择       在优化计算中，需选定一个变量，它可以表征各孔型尺寸和形状的变化特征，并且根据它可以容易而又准确地计算出目标函数值，这个变量即所谓优化计算自变量。例如：在板坯连轧机上，合理分配各机架的压下量才能得到优化孔型，这里的压下量就是优化自变量。优化自变量的选择要考虑：(1)所选用的参数可以准确而又尽可能全面地反映轧件在孔型中的变形特征；(2)便于目标函数的定量计算；(3)便于处理约束条件。

在孔型设计中必须考虑咬入条件、轧机强度、轧辊强度、电机能力等工艺条件的限制。这些工艺限制对于保证轧机完好、产品质量和轧制过程的稳定是必不可少的。在优化计算中，这些条件都要通过适当的转换，形成一组不等式和等式作为优化计算的约束条件。