轧辊是钢材轧制过程中的重要工具和主要耗材,因周期性地与轧件接触而导致的表面磨损以及由磨损导致的失效是影响轧材产量和质量的主要原因。因此,基于磨损状态的轧辊最优更换策略的研究对轧材生产过程的持续进行、钢铁企业利润的提高有着极其重要的意义。鉴于轧辊的高制造成本和购买价格,轧钢厂通常采用轧辊厂商提供的实验更换周期或企业长期运行的经验更换周期对其进行更换与修磨,而未考虑轧辊的实际运行状况,可能会导致其过早或过晚维修。本文以某厂1780mm热连轧带钢生产系统中的轧辊为背景,从概率论和可靠性理论的角度出发,以轧辊的磨损机理和可获得的修磨数据为基础,研究了轧辊的随机磨损特性,建立了动态磨损可靠度模型,研究了定期更换策略的最优决策问题,以确定系统的最优化换辊周期,最后通过实例分析证明了轧辊最优更换策略研究方法的可行性、可靠性。本文研究的主要内容如下:(1)依据轧钢厂现有的工作辊修磨周期,借助成熟的轧辊磨损量测量技术,收集实际运行环境下工作辊的精确修磨数据,以此为基础对工作辊的随机劣化特性做进一步的研究;(2)以轧辊磨损机理为基础,结合轧辊典型磨损量预测模型,并借助机械工程领域常见的设备随机退化建模思想与方法,研究轧辊的随机磨损特性,建立了轧辊的动态磨损可靠度模型;(3)在动态磨损可靠度模型的基础上,结合轧辊定期更换策略,综合考虑轧辊更换维修过程中所产生的各种成本和对轧辊运行可靠性的要求,建立了以平均最小更换成本为目标、以最优换辊周期为决策变量的最优更换模型。