一种对热轧加热炉板坯温度的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种对热轧加热炉板坯温度的确定方法，该方法首先根据可控制段热电偶温度、热电偶与板坯的位置以及中间坯实测温度的分段统计值，建立炉长方向和炉宽方向的炉气温度模型；再根据板坯当前位置确定的炉气温度和板坯的表面温度，确定传递给板坯的热流量；利用差分方程计算出板坯长度方向和厚度方向的温度分布；根据轧线中间板坯全长温度实测数据的统计值，对炉宽方向的炉气温度分布模型进行自动适应修正。该方法克服了加热炉内沿炉宽方向的温度分布难以实时测量和板坯长度方向温度难以准确计算的问题，有利于提高加热炉内板坯的温度控制水平以及为轧线提供板坯出炉时更全面的信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热轧钢的成型加工，更具体地指。
技术介绍
热轧加热炉控制的主要目标为根据板坯温度制度的要求，制订相应的加热工艺，以满足加热质量，轧线节奏的要求，并尽可能节能。准确计算板坯温度是实现这一目标的前提。常规的计算方法是根据当前的位置，用一维或二维差分方程来计算，差分方程的算法主要解决板坯内部的导热过程，该算法相对成熟，而如何把炉内的热过程转化为热传导方程的边界条件成为问题的关键。加热炉内板坯加热主要是通过对流和辐射进行的，这一热物理过程被归结为热流量的计算。热流量涉及两个关键的变量，一个是综合辐射系数，另一个就是炉气温度。其中炉气温度的计算是与炉内位置有关，加热炉一般分为预热段、加热段和均热段，每个段内上部和下部分别有两只热电偶，而仅靠两只热电偶是无法反映整个段的炉气温度分布的，所以一般都采用炉气分布模型。一般分为炉长方向和炉宽方向，在炉宽方向，即板坯长度方向的炉气分布有两种处理方法，一是选择两只热电偶的一只作为炉宽方向的温度，二是利用两只热电偶的温度及其位置建立一个直线方程，然后通过插值算出炉宽方向任意位置的炉气温度。这两种方法都不是很准确的方法，而且是静态的，不能动态变化。热轧生产越来越关注板坯长度方向温度的分布情况，传统的计算方法很难满足生产的要求，尤其对于蓄热加热炉这一问题更加突出。蓄热加热的一个显著特点是燃烧器是成对工作的，并按一定的时间间隔进行交叉换向。正常工作时一只燃烧器按一定的比例把煤气和通过蓄热体的热空气喷射到炉膛，一边混合一边燃烧，而另一只把燃烧器产生的高温废气吸入蓄热箱，利用蓄热体进行蓄热，如此周期交替。在这种情况下，传统的方法不能反映沿炉宽方向的炉气温度分布。如果选择一只热电偶只能代表该热电偶所在位置的炉气温度，而无法代表炉宽方向的整体炉气温度分布。如果采用利用两只热电偶建立的直线方程也不能正确反映实际的情况。总之，蓄热燃烧的特点决定了板坯长度方向温度分布是不均匀的，为了准确刻画这种不均匀性，例如准确计算板坯头部、中部和尾部的温度，必须建立炉气温度分布模型，在此基础上确定板坯温度，并且能够随着工况的变化自动适应。但困难是，在正常生产时，加热炉内各段的温度分布是无法直接测量的，所以必须寻求一种新的确定炉板坯的温度方法，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，以克服了现有方法的不足，且能够准确计算板坯长度方向的温度。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，，包括以下步骤a)首先根据可控制段热电偶温度、热电偶与板坯的位置以及中间坯实测温度的分段统计值，建立炉长方向和炉宽方向的炉气温度模型；b)再根据板坯当前位置确定的炉气温度和板坯的表面温度，确定传递给板坯的热流量；c)利用差分方程计算出板坯长度方向和厚度方向的温度分布；d)根据轧线中间板坯全长温度实测数据的统计值，对炉宽方向的炉气温度分布模型进行自动适应修正。所述的步骤a)中，在建立炉宽方向的炉气温度分布模型时，利用加热炉内热电偶实测温度和位置以及中间坯实测温度映射到加热炉内的分段统计值来建立。所述的炉宽方向的炉气温度分布模型表达式为T＝Ti+k×(POS-POSi)k＝(Ti-Ti-1)/(POSi-POSi-1)；i＝2，3，4，5 其中，POS是炉宽方向炉气温度模型的位置变量；T是位置变量POS对应的炉气温度，POSi，i＝1，2，3，4，5是炉宽方向炉气温度模型各节点在炉宽方向的位置，而Ti，i＝1，2，3，4，5是POSi对应的炉气温度。所述的步骤a)中，在建立炉长方向的炉气温度模型中，要考虑到板坯位于可控制段、板坯位于可控制段之间或热回收段与预热段之间区的交叉区域、板坯位于热回收段的温度分布情况。所述的步骤b)中，在确定传递给板坯的热流量时，主要根据板坯表面温度和当前的炉气温度，并遵循下式来计算出流入板坯表面的热流量q=σ×ΦCG×{(TGU+273100)4-(θ+273100)4};]]>其中，σ为波尔兹曼常数，ΦCG为板坯表面的总括吸收系数，由埋偶实验确定，TGU为板坯位置处炉气温度，θ为板坯的表面温度。所述的步骤c)中，在计算板坯长度方向和厚度方向的温度分布时，由步骤a)获得了板坯长度方向某个分段位置的热流量，利用差分方程计算厚度方向的温度分布以及平均温度。所述的差分方程为C-N格式差分方程，cP1γdx2Δt+λ-λ000-λ122(cP2γdx2Δt+λ)-λ000-λ2(cP3γdx2Δt+λ)-λ000-λ2(cP4γdx2Δt+λ)-λ000-λcP5γdx2Δt+λθ1Nθ2Nθ3Nθ4Nθ5N]]> =(cPγdx2Δt-λ)θ1O+λθ2O+2dxqUλθ1O+2cP2γdx2Δtθ2O+λθ3Oλθ2O+2cP3γdx2Δtθ3O+λθ4Oλθ3O+2cP4γdx2Δtθ4O+λθ5Oλθ4O+cP5γdx2Δtθ5O+2dxqD]]>其中，cPi为各层比热，γ为板坯比重，λ为板坯热传导系数，dx为各层厚度，θiN为板坯内部温度(本次计算值)，θiO为板坯内部温度(上次计算值)，qU为板坯上表面热流，qD为板坯下表面热流，Δt为差分模型计算步长，等于周期计算的时间。所述的步骤d)中，对炉宽方向的炉气温度分布模型进行自动适应修正时，要根据板坯在粗轧后实测温度的分段统计值，并以左右两个热电偶位置对应的板坯实测温度为基准，进行比较学习。在本专利技术所采用的技术方案中，炉气分布温度模型是根据加热炉内热电偶温度和热电偶与板坯的位置以及粗轧后中间坯的实测温度建立的，能够准确反映炉气温度分布的真实情况，并根据板坯当前位置确定传递给板坯的热流量；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对热轧加热炉板坯温度的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：ａ）首先根据可控制段热电偶温度、热电偶与板坯的位置以及中间坯实测温度的分段统计值，建立炉长方向和炉宽方向的炉气温度模型；ｂ）再根据板坯当前位 置确定的炉气温度和板坯的表面温度，确定传递给板坯的热流量；ｃ）利用差分方程计算出板坯长度方向和厚度方向的温度分布；ｄ）根据轧线中间板坯全长温度实测数据的统计值，对炉宽方向的炉气温度分布模型进行自动适应修正。

【技术特征摘要】
1.一种对热轧加热炉板坯温度的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤a)首先根据可控制段热电偶温度、热电偶与板坯的位置以及中间坯实测温度的分段统计值，建立炉长方向和炉宽方向的炉气温度模型；b)再根据板坯当前位置确定的炉气温度和板坯的表面温度，确定传递给板坯的热流量；c)利用差分方程计算出板坯长度方向和厚度方向的温度分布；d)根据轧线中间板坯全长温度实测数据的统计值，对炉宽方向的炉气温度分布模型进行自动适应修正。2.如权利要求1所述的对热轧加热炉板坯温度的确定方法，其特征在于所述的步骤a)中，在建立炉宽方向的炉气温度分布模型时，利用加热炉内热电偶实测温度和位置以及中间坯实测温度映射到加热炉内的分段统计值来建立。3.如权利要求2所述的对热轧加热炉板坯温度的确定方法，其特征在于，所述的炉宽方向的炉气温度分布模型表达式为T＝Ti+k×(POS-POSi)k＝(Ti-Ti-1)/(POSi-POSi-1)；i＝2，3，4，5其中，POS是炉宽方向炉气温度模型的位置变量；T是位置变量POS对应的炉气温度，POSi，i＝1，2，3，4，5是炉宽方向炉气温度模型各节点在炉宽方向的位置，而Ti，i＝1，2，3，4，5是POSi对应的炉气温度。4.如权利要求1所述的对热轧加热炉板坯温度的确定方法，其特征在于所述的步骤a)中，在建立炉长方向的炉气温度模型中，要考虑到板坯位于可控制段、板坯位于可控制段之间或热回收段与预热段之间区的交叉区域、板坯位于热回收段的温度分布情况。5.如权利要求1所述的对热轧加热炉板坯温度的确定方法，其特征在于所述的步骤b)中，在确定传递给板坯的热流量时，主要根据板坯表面温度和当前的炉气温度，并遵循下式来计算出流入板坯表面的热流量q=σ×ΦCG×{(TGU+273100)4-(θ+273100)4};]]>其中，σ为波尔兹曼常数，ΦCG为板坯表面的总括吸收系数，由埋偶实验确定，TGU为板坯位置处炉气温度，θ为板坯的表面温度。6.如权利要求1所述的对热轧加热炉板坯温度的确定方法，其特征在于所述的步骤c)中，在计算板坯长度方向和厚度方向的温度分布时，由步骤a)获得了板坯长度方向某个分段位置的热流量，利用差分方程计算厚度方向的温度分布以及平均温度。7.如权利要求6所述的对热轧加热炉板坯温度的确定方法，其特征在于所述的差分方程为C-N格式差分方程，cP1γdx2Δ...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕立华，张健民，沈际海，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]