一种热轧加热炉动态炉温控制方法技术

本发明专利技术涉及一种热轧加热炉动态炉温控制方法，周期计算炉内钢坯实时温度；预测炉内钢坯剩余在炉时间；预计板坯出炉某区域温度；确定加热炉内各段需要的必要炉温；针对不同钢种做炉温动态调整，确定最终炉温设定值：炉温设定值是根据一块板坯和加热炉工作情况计算而得，此计算对每一块钢坯都要进行一次；对于一个炉段来说，段内钢坯数较多，而炉温设定值只有一个，因此要检索每个炉段内存在的所有钢种，若存在特定钢种，要做炉温特定控制。优点是：针对不同的钢种经过综合处理参与炉温设定，并且能够针对生产的特定钢种进行特殊控制。

A Dynamic Furnace Temperature Control Method for Hot Rolling Heating Furnace

The invention relates to a dynamic furnace temperature control method for hot rolling reheating furnace, which periodically calculates the real-time temperature of the slab in the furnace; predicts the remaining time of the slab in the furnace; predicts the temperature of a certain area where the slab is discharged from the furnace; determines the necessary furnace temperature for each section of the reheating furnace; dynamically adjusts the furnace temperature for different kinds of steel, determines the final furnace temperature setting value: the furnace temperature setting value is based on a slab and the reheating furnace processing. As a result, every billet is calculated once. For a section, the number of billets in the section is large, and the set value of furnace temperature is only one. Therefore, all kinds of steel existing in each section should be retrieved. If there are specific kinds of steel, the specific control of furnace temperature should be done. Advantages are: different kinds of steel after comprehensive treatment participate in furnace temperature setting, and can be specific to the production of specific steel grades for special control.

【技术实现步骤摘要】
一种热轧加热炉动态炉温控制方法
本专利技术属于轧钢领域，尤其涉及一种热轧加热炉动态炉温控制方法。
技术介绍
现代的工业生产中，加热炉是热轧带钢厂生产中的一个非常重要环节，它影响到板坯加热质量、设备稳定、生产节奏。还要降低燃料消耗、提高能源利用率。加热炉自动燃烧模型根据这一要求实现了自动烧钢。加热炉计算机二级控制系统是程序控制系统。它的控制对象是加热炉，控制参数包括炉温、板坯温度、加热时间等变量。控制的干扰因素有轧制节奏的变化、燃料的热值、燃料的压力与流量、设备的状态等。过程控制主要用来跟踪和管理进入整个加热炉区域的板坯，衔接整个加热炉区各个炉子的控制以及整个加热炉区与其它系统(如轧线计算机、MES以及加热炉L1系统等)的联系，实现生产过程的全自动化。而优化燃烧系统以板坯跟踪为基础，用来对整个加热炉区各个炉子的钢坯温度和炉温设定值进行优化计算，实现炉温和燃耗量的优化控制。根据炉内钢坯的属性和热状态，进行动态实时的炉温决策，以保证轧钢工艺要求的加热质量，并尽可能节约燃料，使加热炉处于最优的工作状态。各钢种的对应的加热制度要求，在满足各个钢种加热要求的前提下，以节能为目的进行炉温设定值的搜索，用以实施设定炉温或者指导操作人员操作。钢坯的优化加热曲线和当前的实际工况，决策当前的炉温设定值，以保证炉内每一块钢坯在离开该炉段时都能满足优化加热曲线的温度要求。现有的在加热炉燃烧控制过程中，精确的炉温设定决定板坯加热质量。随着生产的不断扩展和品种钢的不断增加，加热模型中存在的种种不完善逐渐表露出来。加热炉的模型计算温度不能满足生产现场的需求，而且不具备加热特定钢种的功能，如：硅钢。一般每座加热炉分为3个加热段，对于每一个加热段来说，段内板坯数较多，每块板坯工艺目标温度有可能不同，而炉温设定值却只有一个，所以一定要考虑到加热段内每一块板坯工艺温度要求，才能准确得出炉温设定值参与炉温控制。对加热炉自动燃烧控制模型合理的对加热段内各个板坯目标温度做权重判断是非常关键的，加热炉权重判断都是根据各加热段内最前的板坯为最高权重控制。然而在实际生产过程中，生产特定钢种较多，有些钢种对温度要求非常高。比如有些硅钢工艺目标温度低，如果在加热炉内硅钢前面的板坯目标温度较高，加热过程都是以前面板坯权重最大，以前面的板坯加热为主，就会导致后面的硅钢温度较高，达不到工艺要求，严重影响产品质量。鉴于上述原因，对特定钢种的炉温控制优化势在必行。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种热轧加热炉动态炉温控制方法，以热轧加热炉二级系统及加热炉数学模型为研究对象，从现场的实际情况出发，得到加热炉新的计算机控制功能，结合加热炉内部结构以及板坯加热温度需求，完成对现场加热炉二级控制模型的调整、改进，实现加热炉炉温优化控制，实现对特定钢种温度的特殊控制。可以显著提高钢坯加热温度控制准确性，改善钢坯加热质量，提高成材率，避免生产事故和废品发生。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种热轧加热炉动态炉温控制方法，包括以下步骤：1)周期计算炉内钢坯实时温度：炉内计算是在线计算，是通过一个二元有限差分模型进行，该二元有限差分模型用于周期性地计算炉内每一块板坯的温度分布和温度变化，用以说明炉内辐射，对流和传导产生的热交换；2)预测炉内钢坯剩余在炉时间：根据板坯当前在轧制计划中抽出的位置以及炉内的坐标，计算板坯仍需在当前段内、炉内滞留的时间，准确预报板坯段末温度，准确预测各板坯剩余在炉时间；3)预计板坯出炉某区域温度：利用出炉节奏和炉内所有板坯的剩余在炉时间，预测计算板坯在各段剩余在炉时间；板坯温度预测计算，用板坯厚、预测各段剩余在炉时间、炉温、当前板坯温度，根据板坯温度预测模型，推算到各段段末时板坯的平均温度；4)确定加热炉内各段需要的必要炉温：周期性地计算来确定加热炉每个燃烧控制段的温度设定值；根据预计的板坯抽出间隙计算板坯预计的在炉时间，根据此预计的在炉时间、炉温、当前的半坡温度计算预计的板坯到达各段出口的温度，并将此温度与加热炉出口目标温度比较计算出必要的加热炉各段炉温设定值；5)针对不同钢种做炉温动态调整，确定最终炉温设定值：炉温设定值是根据一块板坯和加热炉工作情况计算而得，此计算对每一块钢坯都要进行一次；对于一个炉段来说，段内钢坯数较多，而炉温设定值只有一个，因此要检索每个炉段内存在的所有钢种，若存在特定钢种，要做炉温特定控制；针对不同钢种做炉温动态调整计算方法是：a确定各板坯在加热炉内各段的权重系数，权重设定就是对炉内某区域内的每块钢根据其钢种、权重进行加权平均；式(1)中，STCAL(k):每个区域的设定温度；SWCAL(k,i):权重设定；NTCAL(k,i):每个区域的必要炉温；k:炉区；i:炉区内的第i块板坯；j:每个区域存在的最多板坯块数；b针对特定钢种炉温控制：采用最大必要炉温设定规则、特殊钢的炉温设定规则、平均必要炉温设定规则；最大必要炉温设定规则和平均必要炉温设定规则控制模式是排他的，先满足条件的规则优先使用；最大必要炉温设定规则、平均必要炉温设定规则可与特定钢种的炉温设定规则同时应用；(a)最大必要炉温设定规则：在炉内各段，只对某段内必要炉温最高的板坯设定加权系数；(b)特殊钢的炉温设定规则：在炉内各段，若某段内存在特定钢种板坯，只对该板坯设定加权系数；(c)平均必要炉温设定规则：采用RANK加权系数优先级设定规则；在炉内，选出对应板坯的项目条件：必要炉温、出炉目标温度、碳素浓度、精轧目标厚、板坯装炉温度，按在各段中的优先顺序，根据RANK加权系数优先级分割项目的值，计算RANK加权系数优先级；加权板坯的选择处理：根据设定的RANK加权系数优先级，各段选出5块板坯作为加权系数设定的板坯，当RANK加权系数优先级相同的板坯存在时，距该段出炉侧近的板坯优先，这里选出的板坯，作为加权系数设定规则的推论对象；加权系数设定规则：根据板坯的必要炉温、出炉目标温度、碳素浓度、精轧目标厚、板坯装炉温度差别，计算出各段板坯的必要炉温平均值；根据温度差分割已选中5块板坯的必要炉温RANK加权系数优先级；位置修正加权系数规则：根据板坯的实际位置，修正计算的RANK加权系数优先级；若关键板坯进入或离开某段，会引起该段炉温急剧变化，在加热炉各段入口和出口侧的板坯温度与各段其它位置的板坯温度对相应段炉温设定的影响是不一样的，各段的入口侧及出口侧作为位置加权系数变化范围。步骤1)所述的二元有限差分模型是：式(2)中，CPi：比热；G:比重；Dx:板坯厚/4；Δt:计算周期；λi(i+1):等量热传导；本循环周期的板坯内部温度；本循环周期前的板坯内部温度；HFU:上表面热流；HFD:下表面热流。步骤1)所述的板坯的平均温度计算式是：式(3)中，板坯平均温度；CPi:比热；板坯内部温度。步骤2)所述的板坯预计的在炉时间计算式是：RT＝P*N(4)式(4)中，RT:在炉时间；P:节奏；N:此板坯到炉区划分处的板坯块数。步骤3)对每个区域抽出侧板坯温度的计算，预测计算各段出口侧板坯平均温度计算式是：ETCAL(k)＝NTCAL(k)+(ITCAL(k)-NTCAL(k))exp[-HTCALPT(k)/HSPRI](5)式(5)中，ETCAL本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热轧加热炉动态炉温控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)周期计算炉内钢坯实时温度：炉内计算是在线计算，是通过一个二元有限差分模型进行，该二元有限差分模型用于周期性地计算炉内每一块板坯的温度分布和温度变化，用以说明炉内辐射，对流和传导产生的热交换；2)预测炉内钢坯剩余在炉时间：根据板坯当前在轧制计划中抽出的位置以及炉内的坐标，计算板坯仍需在当前段内、炉内滞留的时间，准确预报板坯段末温度，准确预测各板坯剩余在炉时间；3)预计板坯出炉某区域温度：利用出炉节奏和炉内所有板坯的剩余在炉时间，预测计算板坯在各段剩余在炉时间；板坯温度预测计算，用板坯厚、预测各段剩余在炉时间、炉温、当前板坯温度，根据板坯温度预测模型，推算到各段段末时板坯的平均温度；4)确定加热炉内各段需要的必要炉温：周期性地计算来确定加热炉每个燃烧控制段的温度设定值；根据预计的板坯抽出间隙计算板坯预计的在炉时间，根据此预计的在炉时间、炉温、当前的半坡温度计算预计的板坯到达各段出口的温度，并将此温度与加热炉出口目标温度比较计算出必要的加热炉各段炉温设定值；5)针对不同钢种做炉温动态调整，确定最终炉温设定值：炉温设定值是根据一块板坯和加热炉工作情况计算而得，此计算对每一块钢坯都要进行一次；对于一个炉段来说，段内钢坯数较多，而炉温设定值只有一个，因此要检索每个炉段内存在的所有钢种，若存在特定钢种，要做炉温特定控制；针对不同钢种做炉温动态调整计算方法是：a确定各板坯在加热炉内各段的权重系数，权重设定就是对炉内某区域内的每块钢根据其钢种、权重进行加权平均；...

【技术特征摘要】
1.一种热轧加热炉动态炉温控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)周期计算炉内钢坯实时温度：炉内计算是在线计算，是通过一个二元有限差分模型进行，该二元有限差分模型用于周期性地计算炉内每一块板坯的温度分布和温度变化，用以说明炉内辐射，对流和传导产生的热交换；2)预测炉内钢坯剩余在炉时间：根据板坯当前在轧制计划中抽出的位置以及炉内的坐标，计算板坯仍需在当前段内、炉内滞留的时间，准确预报板坯段末温度，准确预测各板坯剩余在炉时间；3)预计板坯出炉某区域温度：利用出炉节奏和炉内所有板坯的剩余在炉时间，预测计算板坯在各段剩余在炉时间；板坯温度预测计算，用板坯厚、预测各段剩余在炉时间、炉温、当前板坯温度，根据板坯温度预测模型，推算到各段段末时板坯的平均温度；4)确定加热炉内各段需要的必要炉温：周期性地计算来确定加热炉每个燃烧控制段的温度设定值；根据预计的板坯抽出间隙计算板坯预计的在炉时间，根据此预计的在炉时间、炉温、当前的半坡温度计算预计的板坯到达各段出口的温度，并将此温度与加热炉出口目标温度比较计算出必要的加热炉各段炉温设定值；5)针对不同钢种做炉温动态调整，确定最终炉温设定值：炉温设定值是根据一块板坯和加热炉工作情况计算而得，此计算对每一块钢坯都要进行一次；对于一个炉段来说，段内钢坯数较多，而炉温设定值只有一个，因此要检索每个炉段内存在的所有钢种，若存在特定钢种，要做炉温特定控制；针对不同钢种做炉温动态调整计算方法是：a确定各板坯在加热炉内各段的权重系数，权重设定就是对炉内某区域内的每块钢根据其钢种、权重进行加权平均；式(1)中，STCAL(k):每个区域的设定温度；SWCAL(k,i):权重设定；NTCAL(k,i):每个区域的必要炉温；k:炉区；i:炉区内的第i块板坯；j:每个区域存在的最多板坯块数；b针对特定钢种炉温控制：采用最大必要炉温设定规则、特殊钢的炉温设定规则、平均必要炉温设定规则；最大必要炉温设定规则和平均必要炉温设定规则控制模式是排他的，先满足条件的规则优先使用；最大必要炉温设定规则、平均必要炉温设定规则可与特定钢种的炉温设定规则同时应用；(a)最大必要炉温设定规则：在炉内各段，只对某段内必要炉温最高的板坯设定加权系数；(b)特殊钢的炉温设定规则：在炉内各段，若某段内存在特定钢种板坯，只对该板坯设定加权系数；(c)平均必要炉温设定规则：采用RANK加权系数优先级设定规则；在炉内，选出对应板坯的项目条件：必要炉温、出炉目标温度、碳素浓度、精轧目标厚、板坯装炉温度，按在各段中的优先顺序，根据RANK加权系数优先级分割项目的值，计算RANK加权系数优先级；加权板坯的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明，车志良，赵勐，谭学超，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21