一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法
一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及加热炉控制技术领域，尤其涉及一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法。
【背景技术】
[0002]加热炉是轧钢工业的主要生产设备之一，处于板坯连铸机的下一道工序，轧机的上一道工序，将板坯连铸机送来的钢坯经过加热炉的加热，再送给轧机进行轧制。加热炉根据钢坯的入炉参数生产工况和工艺指标、通过控制炉温、空气燃料流量及空燃比、空气燃料压力、烟气氧浓度以及炉膛压力，尽可能地使钢坯在炉中均匀受热、出炉时达到工艺要求的轧制温度。加热炉的入炉钢坯种类分为全冷钢，全热钢，冷热混装三种类型，由于板坯连铸机生产的异常以及加热炉和轧机工作的连续性，全热钢的入炉钢坯不能满足需要，所以目前各钢厂基本处于冷热混装的状态。由于冷热板坯的不均匀性，又要求出钢温度的稳定，这就对加热炉的各段炉温设定提出了更高的要求。目前大多数钢厂企业的炉温控制基本是手动控制，炉温的设定也是凭借经验认为设定，主观性较强。
[0003]由首钢总公司申请的发明专利一种优化控制大型步进梁式的加热炉板坯加热制度的模型，采用钢坯加热制度优化模型，优化不同钢种钢坯入炉顺序，优化钢坯加热时间和各段温度，预知钢坯加热过程温度变化，以避免钢坯加热温度过高，减少钢坯氧化烧损，有利于科学合理地调节加热炉操作参数，满足钢坯加热质量要求。
[0004]东北大学自动化研宄中心于2000年7月在自动化学报第四期发表的加热炉炉温优化设定模型，将钢坯种类、规格、入炉温度和轧制节奏进行组合构建了加热炉的工况空间。而对特定加热炉钢坯的入炉温度为已知的且固定的，因此工作点上的参数仅为钢坯的种类、规格和轧制节奏。按照这三个输入参数确定的准稳态工作点，由预计算模型完成初始炉温设定，并将结果作用于加热过程，使过程处于准工作状态下，当加热过程的预想输入参数和实际输入参数之间有偏差时，启用前馈模型对此偏差进行补偿，当前馈模型不准确或系统存在其它不可测干扰时，对于一次加热过程会带来较大的误差，此时采用反馈模型对此偏差进行修正，以实现一次加热过程的闭环控制，同时，每次钢坯粗轧完成后，钢坯温度预报修正模型完成对钢坯温度预报模型的修正，以实现整个加热过程的闭环控制。
[0005]加热炉生产节奏是根据轧机的节奏进行的，优化加热炉加热时间会对轧机的轧制节奏产生影响，进而会影响产量。同时，优化不同钢种入炉顺序会造成轧机轧制后分拣困难。入炉钢坯温度变化时，改变二加热段炉温控制，当二加热段炉温控制不能调节时，一加热段炉温控制将起作用，由此会造成加热梯度变大，影响钢坯的均匀加热。
[0006]现有技术无法在现有条件下稳定并进一步提高加热炉炉温，因此本发明提出一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法。
【发明内容】
[0007]针对上述问题，本发明的目的是提供一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法，该方法通过测温仪表检测入炉钢坯温度数值，并通过钢坯位置记录模块跟踪入炉钢坯在炉内的位置，根据加热炉炉膛尺寸，确定每一钢坯所处加热炉的加热段位置，通过计算某一加热段内所有钢坯的入炉温度均值，并通过出钢温度计算模块获得出钢温度数值，共同补偿加热段的炉温设定，以在冷热钢坯混装时优化各加热段炉温设定和稳定出钢温度。
[0008]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法，包括入炉钢温计算器、钢坯出钢记录器、钢坯位置记录器、分段入炉钢温均值计算器、出炉钢温计算器、入炉钢温补偿器、出炉钢温补偿器、生产节奏补偿器和炉膛温度设定器。入炉钢温计算器是采用测温设备对钢坯进行采样测温以获得该钢坯的入炉温度均值；钢坯出钢记录器是通过出钢温度和出钢时间，获得出钢钢坯数量；钢坯位置记录器是对钢坯入炉温度均值和钢坯位置进行统计计算；分段入炉钢温均值计算器分别获得加热段和均热段内的钢坯温度均值；出炉钢温计算器是采用测温设备对钢坯进行采样测温以获得该钢坯的出炉温度均值；入炉钢温补偿器是根据加热段和均热段的钢坯温度实时均值与常规入炉钢温均值的偏差计算炉膛温度设定的补偿量；生产节奏补偿器是根据加热段和均热段的实时生产节奏与常规生产节奏的偏差计算炉膛温度设定的补偿量；出炉钢温补偿器是根据出炉钢温均值计算炉膛温度设定的补偿量；炉膛温度设定器根据炉膛温度基本设定值、入炉钢温补偿器、出炉钢温补偿器和生产节奏补偿器，实现炉膛温度的设定。
[0009]本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点:1、根据入炉钢坯温度的不同，自动调整各加热段的温度设定值，以保证出炉钢温的稳定；2、可以有效克服生产节奏的变化对加热炉炉内钢坯温度的影响，以保证出炉钢温的稳定。
【附图说明】
[0010]附图为一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法框图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0012]加热炉炉长20000mm，加热钢坯尺寸150mm*150mm*12000mm，炉内钢坯数量为64根。
[0013]入炉钢温计算器
通过采样方法，对经过测温设备的钢坯温度进行均值计算。采样周期为tl，采样温度为T_i，每根钢坯采样个数为n，则入炉钢温均值为T_入钢=Σ T_i/n，其中i为1，2，……，n。
[0014]钢坯出钢记录器
通过出钢温度和出钢时间计算出钢钢坯数量，其中，出钢是否完全由出炉钢坯数量变化进行判断。钢坯经过测温设备的设定时间为七_出钢时间，测温设备归零阈值为700°C，出钢数为1钢坯数量，温测设备的钢坯温度为T_出钢，钢坯经过测温设备的实际时间为t_出钢
IF T_出钢〈700 and t_出钢>t_出钢时间THEN
N_钢还数量=N_钢还数量+1
ENDIFo
[0015]钢坯位置记录器
该加热炉共64个钢坯位置，每根钢坯位置和温度记为GP(i，Ti)，其中i为1，2，……，64 ;当一根钢坯完成出炉后，则GP (64，T64)= GP (63，T63)
GP (63，T63)= GP (62，T62)
GP (2，T2)= GP (I，Tl)
Tl= T_入钢。
[0016]分段入炉钢温均值计算器
加热炉包含加热段和均热段，本加热炉的加热段钢坯数量为34根，均热段钢坯数量为30根，则加热段钢坯温度实时均值为
Τ_ 加热段=Σ GP(i，Ti)/34，其中 i 为 1,2,……，34 ；
均热炉段钢坯温度实时均值为
T_ 均热段=Σ GP(i，Ti)/30，其中 i 为 35，36，……，64。
[0017]出钢温度计算器
通过采样方法，对经过测温设备的钢坯温度进行均值计算。采样周期为t2，采样温度为T_i，每根钢坯采样个数为m，则出炉钢温均值为T_出钢=Σ T_i/m，其中i为1，2，……，m。
[0018]入炉钢温补偿器
加热段和均热锻的钢坯温度实时均值分别与常规入炉钢温均值的偏差，通过入炉钢温补偿器实时计算炉膛温度设定补偿量Λ T加热段入钢和Λ T均热段入钢分别为Δ T加热段入钢=(Τ_加热段-Τ_常规入钢)* αΔ T均热段入钢=(Τ_均热段-Τ_常规入钢)* β
其中，常规入炉钢温均值为乙常规入钢，α，β分别为加热段和均热段入炉钢温补偿系数，取 α =0.2，β=0.1o
[0019]生产节奏补偿器
生产节奏(V)是表征出钢间隔的量，单位为“秒/根”，即从某根钢坯从进炉一直到出炉的时间累计T(i)，当i〈64时，T(i)为累加时间，当i=64时，T(i)=T(1-l)，则V= T(i)/64，其中 i 为 1，2，……，64。
[0020]实时生产节奏V与常规生产节奏VO的偏差，通过生产节奏补偿器实时计算炉膛温度设定补偿量Λ T加热段节奏和Λ T均热段节奏分别为
Δ T加热段节奏=(V - V0) * α I Δ T均热段节奏=(V - V0) * β I
其中，α 1，β I分别为加热段和均热段的生产节奏补偿系数，取α 1=0.4，β 1=0.3。
[0021]出炉钢温补偿器
出炉钢温均值τ_出钢通过出炉钢温补偿器实时计算炉膛温度设定补偿量Λ T加热段出钢和Λ T均热段出钢分别为
Δ T加热段出钢=Τ_出钢* α 2 Δ T均热段出钢=Τ_出钢* β 2 其中，α2，β 2分别为加热段和均热段的出钢温度补偿系数，取α 2=0.3，β 2=0.2。
[0022]炉膛温度设定器
炉膛温度设定器实现各加热段炉膛温度设定值的设定，加热段和均热段的炉膛温度设定值分别为
Τ_加热段设定=Τ_加热段基本+ Λ T加热段入钢+ Λ T加热段节奏+ Λ T加热段出钢 Τ_均热段设定=Τ_均热段基本+ Λ T均热段入钢+ Λ T均热段节奏+ Λ T均热段出钢其中，τ_加热段基本和τ_均热段基本分别为加热段和均热段的炉膛温度基本设定值。
【主权项】
1.一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法，其特征在于:包括入炉钢温计算器、钢坯出钢记录器、钢坯位置记录器、分段入炉钢温均值计算器、出炉钢温计算器、入炉钢温补偿器、出炉钢温补偿器、生产节奏补偿器和炉膛温度设定器； 所述入炉钢温计算器是采用测温设备对钢坯进行采样测温以获得该钢坯的入炉温度均值； 所述钢坯出钢记录器是通过出钢温度和出钢时间，获得出钢钢坯数量； 所述钢坯位置记录器是对钢坯入炉温度均值和钢坯位置进行统计计算； 所述分段入炉钢温均值计算器分别获得加热段和均热段内的钢坯温度均值； 所述出炉钢温计算器是采用测温设备对钢坯进行采样测温以获得该钢坯的出炉温度均值； 所述入炉钢温补偿器是根据加热段和均热段的钢坯温度实时均值与常规入炉钢温均值的偏差计算炉膛温度设定的补偿量； 所述生产节奏补偿器是根据加热段和均热段的实时生产节奏与常规生产节奏的偏差计算炉膛温度设定的补偿量； 所述出炉钢温补偿器是根据出炉钢温均值计算炉膛温度设定的补偿量； 所述炉膛温度设定器根据炉膛温度基本设定值、所述入炉钢温补偿器输出、所述出炉钢温补偿器输出和所述生产节奏补偿器输出，实现炉膛温度的设定。
【专利摘要】本发明公开了一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法，该方法通过测温仪表检测入炉钢坯温度数值，并通过钢坯位置记录模块跟踪入炉钢坯在炉内的位置，根据加热炉炉膛尺寸，确定每一钢坯所处加热炉的加热段位置，通过计算某一加热段内所有钢坯的入炉温度均值和出钢温度计算模块获得出钢温度数值，共同补偿加热段的炉温设定，以在冷热钢坯混装时优化各加热段炉温设定以稳定出钢温度。
【IPC分类】C21D9/70, C21D11/00
【公开号】CN104894362
【申请号】CN201510264736
【发明人】李鹏
【申请人】北京和隆优化科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月22日
【技术领域】
[0001]本发明涉及加热炉控制技术领域，尤其涉及一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法。
【背景技术】
[0002]加热炉是轧钢工业的主要生产设备之一，处于板坯连铸机的下一道工序，轧机的上一道工序，将板坯连铸机送来的钢坯经过加热炉的加热，再送给轧机进行轧制。加热炉根据钢坯的入炉参数生产工况和工艺指标、通过控制炉温、空气燃料流量及空燃比、空气燃料压力、烟气氧浓度以及炉膛压力，尽可能地使钢坯在炉中均匀受热、出炉时达到工艺要求的轧制温度。加热炉的入炉钢坯种类分为全冷钢，全热钢，冷热混装三种类型，由于板坯连铸机生产的异常以及加热炉和轧机工作的连续性，全热钢的入炉钢坯不能满足需要，所以目前各钢厂基本处于冷热混装的状态。由于冷热板坯的不均匀性，又要求出钢温度的稳定，这就对加热炉的各段炉温设定提出了更高的要求。目前大多数钢厂企业的炉温控制基本是手动控制，炉温的设定也是凭借经验认为设定，主观性较强。
[0003]由首钢总公司申请的发明专利一种优化控制大型步进梁式的加热炉板坯加热制度的模型，采用钢坯加热制度优化模型，优化不同钢种钢坯入炉顺序，优化钢坯加热时间和各段温度，预知钢坯加热过程温度变化，以避免钢坯加热温度过高，减少钢坯氧化烧损，有利于科学合理地调节加热炉操作参数，满足钢坯加热质量要求。
[0004]东北大学自动化研宄中心于2000年7月在自动化学报第四期发表的加热炉炉温优化设定模型，将钢坯种类、规格、入炉温度和轧制节奏进行组合构建了加热炉的工况空间。而对特定加热炉钢坯的入炉温度为已知的且固定的，因此工作点上的参数仅为钢坯的种类、规格和轧制节奏。按照这三个输入参数确定的准稳态工作点，由预计算模型完成初始炉温设定，并将结果作用于加热过程，使过程处于准工作状态下，当加热过程的预想输入参数和实际输入参数之间有偏差时，启用前馈模型对此偏差进行补偿，当前馈模型不准确或系统存在其它不可测干扰时，对于一次加热过程会带来较大的误差，此时采用反馈模型对此偏差进行修正，以实现一次加热过程的闭环控制，同时，每次钢坯粗轧完成后，钢坯温度预报修正模型完成对钢坯温度预报模型的修正，以实现整个加热过程的闭环控制。
[0005]加热炉生产节奏是根据轧机的节奏进行的，优化加热炉加热时间会对轧机的轧制节奏产生影响，进而会影响产量。同时，优化不同钢种入炉顺序会造成轧机轧制后分拣困难。入炉钢坯温度变化时，改变二加热段炉温控制，当二加热段炉温控制不能调节时，一加热段炉温控制将起作用，由此会造成加热梯度变大，影响钢坯的均匀加热。
[0006]现有技术无法在现有条件下稳定并进一步提高加热炉炉温，因此本发明提出一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法。
【发明内容】
[0007]针对上述问题，本发明的目的是提供一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法，该方法通过测温仪表检测入炉钢坯温度数值，并通过钢坯位置记录模块跟踪入炉钢坯在炉内的位置，根据加热炉炉膛尺寸，确定每一钢坯所处加热炉的加热段位置，通过计算某一加热段内所有钢坯的入炉温度均值，并通过出钢温度计算模块获得出钢温度数值，共同补偿加热段的炉温设定，以在冷热钢坯混装时优化各加热段炉温设定和稳定出钢温度。
[0008]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法，包括入炉钢温计算器、钢坯出钢记录器、钢坯位置记录器、分段入炉钢温均值计算器、出炉钢温计算器、入炉钢温补偿器、出炉钢温补偿器、生产节奏补偿器和炉膛温度设定器。入炉钢温计算器是采用测温设备对钢坯进行采样测温以获得该钢坯的入炉温度均值；钢坯出钢记录器是通过出钢温度和出钢时间，获得出钢钢坯数量；钢坯位置记录器是对钢坯入炉温度均值和钢坯位置进行统计计算；分段入炉钢温均值计算器分别获得加热段和均热段内的钢坯温度均值；出炉钢温计算器是采用测温设备对钢坯进行采样测温以获得该钢坯的出炉温度均值；入炉钢温补偿器是根据加热段和均热段的钢坯温度实时均值与常规入炉钢温均值的偏差计算炉膛温度设定的补偿量；生产节奏补偿器是根据加热段和均热段的实时生产节奏与常规生产节奏的偏差计算炉膛温度设定的补偿量；出炉钢温补偿器是根据出炉钢温均值计算炉膛温度设定的补偿量；炉膛温度设定器根据炉膛温度基本设定值、入炉钢温补偿器、出炉钢温补偿器和生产节奏补偿器，实现炉膛温度的设定。
[0009]本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点:1、根据入炉钢坯温度的不同，自动调整各加热段的温度设定值，以保证出炉钢温的稳定；2、可以有效克服生产节奏的变化对加热炉炉内钢坯温度的影响，以保证出炉钢温的稳定。
【附图说明】
[0010]附图为一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法框图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0012]加热炉炉长20000mm，加热钢坯尺寸150mm*150mm*12000mm，炉内钢坯数量为64根。
[0013]入炉钢温计算器
通过采样方法，对经过测温设备的钢坯温度进行均值计算。采样周期为tl，采样温度为T_i，每根钢坯采样个数为n，则入炉钢温均值为T_入钢=Σ T_i/n，其中i为1，2，……，n。
[0014]钢坯出钢记录器
通过出钢温度和出钢时间计算出钢钢坯数量，其中，出钢是否完全由出炉钢坯数量变化进行判断。钢坯经过测温设备的设定时间为七_出钢时间，测温设备归零阈值为700°C，出钢数为1钢坯数量，温测设备的钢坯温度为T_出钢，钢坯经过测温设备的实际时间为t_出钢
IF T_出钢〈700 and t_出钢>t_出钢时间THEN
N_钢还数量=N_钢还数量+1
ENDIFo
[0015]钢坯位置记录器
该加热炉共64个钢坯位置，每根钢坯位置和温度记为GP(i，Ti)，其中i为1，2，……，64 ;当一根钢坯完成出炉后，则GP (64，T64)= GP (63，T63)
GP (63，T63)= GP (62，T62)
GP (2，T2)= GP (I，Tl)
Tl= T_入钢。
[0016]分段入炉钢温均值计算器
加热炉包含加热段和均热段，本加热炉的加热段钢坯数量为34根，均热段钢坯数量为30根，则加热段钢坯温度实时均值为
Τ_ 加热段=Σ GP(i，Ti)/34，其中 i 为 1,2,……，34 ；
均热炉段钢坯温度实时均值为
T_ 均热段=Σ GP(i，Ti)/30，其中 i 为 35，36，……，64。
[0017]出钢温度计算器
通过采样方法，对经过测温设备的钢坯温度进行均值计算。采样周期为t2，采样温度为T_i，每根钢坯采样个数为m，则出炉钢温均值为T_出钢=Σ T_i/m，其中i为1，2，……，m。
[0018]入炉钢温补偿器
加热段和均热锻的钢坯温度实时均值分别与常规入炉钢温均值的偏差，通过入炉钢温补偿器实时计算炉膛温度设定补偿量Λ T加热段入钢和Λ T均热段入钢分别为Δ T加热段入钢=(Τ_加热段-Τ_常规入钢)* αΔ T均热段入钢=(Τ_均热段-Τ_常规入钢)* β
其中，常规入炉钢温均值为乙常规入钢，α，β分别为加热段和均热段入炉钢温补偿系数，取 α =0.2，β=0.1o
[0019]生产节奏补偿器
生产节奏(V)是表征出钢间隔的量，单位为“秒/根”，即从某根钢坯从进炉一直到出炉的时间累计T(i)，当i〈64时，T(i)为累加时间，当i=64时，T(i)=T(1-l)，则V= T(i)/64，其中 i 为 1，2，……，64。
[0020]实时生产节奏V与常规生产节奏VO的偏差，通过生产节奏补偿器实时计算炉膛温度设定补偿量Λ T加热段节奏和Λ T均热段节奏分别为
Δ T加热段节奏=(V - V0) * α I Δ T均热段节奏=(V - V0) * β I
其中，α 1，β I分别为加热段和均热段的生产节奏补偿系数，取α 1=0.4，β 1=0.3。
[0021]出炉钢温补偿器
出炉钢温均值τ_出钢通过出炉钢温补偿器实时计算炉膛温度设定补偿量Λ T加热段出钢和Λ T均热段出钢分别为
Δ T加热段出钢=Τ_出钢* α 2 Δ T均热段出钢=Τ_出钢* β 2 其中，α2，β 2分别为加热段和均热段的出钢温度补偿系数，取α 2=0.3，β 2=0.2。
[0022]炉膛温度设定器
炉膛温度设定器实现各加热段炉膛温度设定值的设定，加热段和均热段的炉膛温度设定值分别为
Τ_加热段设定=Τ_加热段基本+ Λ T加热段入钢+ Λ T加热段节奏+ Λ T加热段出钢 Τ_均热段设定=Τ_均热段基本+ Λ T均热段入钢+ Λ T均热段节奏+ Λ T均热段出钢其中，τ_加热段基本和τ_均热段基本分别为加热段和均热段的炉膛温度基本设定值。
【主权项】
1.一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法，其特征在于:包括入炉钢温计算器、钢坯出钢记录器、钢坯位置记录器、分段入炉钢温均值计算器、出炉钢温计算器、入炉钢温补偿器、出炉钢温补偿器、生产节奏补偿器和炉膛温度设定器； 所述入炉钢温计算器是采用测温设备对钢坯进行采样测温以获得该钢坯的入炉温度均值； 所述钢坯出钢记录器是通过出钢温度和出钢时间，获得出钢钢坯数量； 所述钢坯位置记录器是对钢坯入炉温度均值和钢坯位置进行统计计算； 所述分段入炉钢温均值计算器分别获得加热段和均热段内的钢坯温度均值； 所述出炉钢温计算器是采用测温设备对钢坯进行采样测温以获得该钢坯的出炉温度均值； 所述入炉钢温补偿器是根据加热段和均热段的钢坯温度实时均值与常规入炉钢温均值的偏差计算炉膛温度设定的补偿量； 所述生产节奏补偿器是根据加热段和均热段的实时生产节奏与常规生产节奏的偏差计算炉膛温度设定的补偿量； 所述出炉钢温补偿器是根据出炉钢温均值计算炉膛温度设定的补偿量； 所述炉膛温度设定器根据炉膛温度基本设定值、所述入炉钢温补偿器输出、所述出炉钢温补偿器输出和所述生产节奏补偿器输出，实现炉膛温度的设定。
【专利摘要】本发明公开了一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法，该方法通过测温仪表检测入炉钢坯温度数值，并通过钢坯位置记录模块跟踪入炉钢坯在炉内的位置，根据加热炉炉膛尺寸，确定每一钢坯所处加热炉的加热段位置，通过计算某一加热段内所有钢坯的入炉温度均值和出钢温度计算模块获得出钢温度数值，共同补偿加热段的炉温设定，以在冷热钢坯混装时优化各加热段炉温设定以稳定出钢温度。
【IPC分类】C21D9/70, C21D11/00
【公开号】CN104894362
【申请号】CN201510264736
【发明人】李鹏
【申请人】北京和隆优化科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月22日
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