一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法技术

一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，通过对当前道次的轧制钢板建立离线计算，并根据离线计算结果确定的钢板温度，建立出炉温度反馈修正值，所述的离线计算以轧制微分方程的数值求解模型为基础、以轧制力矩及轧制力的模型解与测量值偏差最小为目标函数、以流变应力修正参数、摩擦因子、中性角相对位置为优化参数建立的非线性全局优化完成。本发明专利技术的一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，建立了一种不增加任何测量设备，能够根据已有设施及数据建立实际反馈调节，同时实现了精准耗时计算与快速反馈响应的有效集成。精准耗时计算与快速反馈响应的有效集成。精准耗时计算与快速反馈响应的有效集成。

【技术实现步骤摘要】
一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法


[0001]本专利技术属于中厚板轧制生产线的加热炉出炉温度控制领域，具体涉及一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法。

技术介绍

[0002]目前有的现代化中厚板轧制生产线通常采用步进式加热炉和车底式加热炉。各加热炉都配有相应的L2计算机系统和仪表自动化系统。L2计算机系统基于传热学原理，建立加热炉控制模型，定时计算板坯在加热炉内的升温过程，根据工厂生产管理系统(MES)的板坯加热工艺目标温度，设定加热炉各段加热温度，仪表自动化系统接收各段加热温度设定值，控制各段煤气流量、热风流量，进行实时炉温自动调节，高效低能耗地把板坯加热到产品工艺预定目标温度。
[0003]产品工艺预定出炉温度在1100℃
‑
1200℃左右，高温钢坯的温度测量极为困难。生产中通常把加热炉L2模型计算的板坯出炉时刻的温度作为下工序的轧机L2计算机的温度监控模型的钢板初始温度，也用于检验板坯是否达到产品工艺预订目标温度要求。
[0004]使用常规的比色高温计仪表，在中厚板生产线上准确测量出炉板坯的温度，难点有三点。一是，板坯出炉后，覆有一层厚厚的肉眼可见的黑褐色的裂开的氧化铁皮，行业中通常称为一次氧化铁皮，此时如果使用高温计，测量到的是一次氧化铁皮的近似温度，而不是板坯的温度。二是，板坯出炉后，被运送至除鳞箱，该装置高速喷射板坯表面，可以吹扫掉一次氧化铁皮，但当板坯离开除鳞箱后，高温的板坯很快会再次附上一层较薄的氧化铁皮(二次氧化铁皮)，严重影响测温精度，并且在板坯被除鳞后，由于受到除鳞水的影响，板坯厚度方向的温度分布变化剧烈，板坯表面温度先急剧降温再快速回升，所以即使配置有高温计，此时的测量温度也很难代表板坯的整体温度水平。三是，由于除鳞箱的存在，加热炉出炉辊道到粗轧机之间的区域，水汽弥漫，氧化铁皮飞溅，测量环境恶劣。所以，在中厚板生产线上，通常使用加热炉L2模型计算的板坯出炉温度做为过程控制、生产管理的关键数据。
[0005]那么加热炉L2模型计算准确性如何保证，常规技术路径有两条路径，一是对加热炉计算模型进行精心设计，并利用在板坯埋热电偶实验进行温度计算模型参数校准；二是采用轧机区域的测温计数据进行出炉温度的反馈控制。这两种提高加热模型计算精度的技术都有缺点。
[0006]申请号为：200510030208.9的专利技术申请，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和温度分布；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适应修正。
[0007]申请号为：201610058645.X的专利技术申请，公开了“一种对热轧过程温度实测值进行修正的方法”，所述方法首先收集热轧过程中的历史轧件的生产数据，通过对所述历史轧件
的生产数据进行聚类分析得到历史轧件生产的典型工况，通过历史轧件及当前轧件的生产数据对当前轧件及历史轧件进行工况匹配，然后进行数据融合以修正当前轧件的温度实测值，获得当前轧件修正后温度测量值。
[0008]申请号为：200710132232.2的专利技术申请，公开了“一种自适应不同加热炉炉况的轧线模型控制系统”，该系统运行时，借助初始化数据生成装置，第一和第二数据存储装置、数据读取处理装置、数据采样装置、自学习修正运算装置、修正手写入装置，并经过相应的步骤，不仅从根本上改变了以往多炉况单一轧线模型控制的落后状况，而且将生产计划管理、控制运算模型以及轧制控制科学的有机联系在一起，尤其是可以分别根据炉号自动进行精轧运算模型的设定计算和自学习修正，从而使目标控制参数逐渐逼近实际参数，彻底解决不同加热炉炉况对轧制质量干扰的难题，确保热轧产品的质量及稳定性。
[0009]申请号为：201810446635.2的专利技术申请，公开了“及一种热轧加热炉板坯温度自学习控制方法”，根据粗轧区域测得的两个粗轧机出口温度RDT,利用回归分析和计算轧机温降，反推板坯的出炉实际温度，再与板坯目标温度比较，实现板坯温度自学习，完成对加热炉二级控制模型参数的调整。本专利技术方法的应用不仅可以改善因为出炉温度无法准确测量造成的加热质量问题，还能优化加热炉自动燃烧模型，提高产品质量，降低燃料消耗。

技术实现思路

[0010]为解决以上问题，本专利技术提供了一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，其技术方案具体如下：
[0011]一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，其特征在于：加热炉的出炉温度由进入轧机的钢板温度反算确定，而进入轧机的钢板温度通过轧机生产过程数据与轧制力模型确定，具体包括如下步骤：
[0012]S1：按轧制接触弧长将辊缝中的钢板分成入口段、迟滞段及出口段，根据修正的摩擦条件及迟滞段，结合Orowan变形微分方程，解出轧制力及轧制力矩；
[0013]S2：以轧制力及轧制力矩与各自测量值偏差最小构筑目标函数，并已该轧制力、轧制力矩及同工况的轧制力与轧制力矩构筑搜索数据集，以流变应力修正参数、摩擦因子、中性角相对位置为优化参数进行非线性全局优化；
[0014]S3：根据优化结果输出最优化流变应力修正参数、摩擦因子、中性角相对位置参数；
[0015]S4：根据最优化流变应力修正参数，计算得出钢板温度；
[0016]S5：根据钢板温度反算出出炉温度，根据反算出的出炉温度确定出炉温度偏差；
[0017]所述的一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，通过上述确定的出炉温度偏差、建立基于离线运算形成的自动反馈调节控制。
[0018]根据本专利技术的一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，其特征在于：
[0019]步骤S5中的钢板温度，通过以步骤S4中的钢板温度为数据源建立的数据库，并以钢板钢种、轧制出口厚度、轧制入口厚度、钢板宽度、测量轧制力矩、测量轧制力为输入项，对该数据库进行多元线性插值确定。
[0020]根据本专利技术的一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，其特征在于：
[0021]步骤S5在根据反算出的出炉温度确定出炉温度偏差之后，还进行如下操作：
[0022]S51：将轧机第一道次中根据步骤S5确定的出炉温度偏差标定为当前生产过程数据的出炉温度偏差，将自该加热炉定修以来直至该当前生产过程数据的出炉温度偏差的出炉温度偏差标定为历史生产数据的出炉温度偏差；
[0023]S52：对当前生产过程数据及历史生产数据的出炉温度偏差进行数据融合处理，经由数据融合形成用以进行反馈调节的温度偏差。
[0024]根据本专利技术的一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，其特征在于：
[0025]步骤S52中的与当前生产过程数据进行数据融合的历史生产数据的出炉温度偏差，经由将步骤S51中的历史生产数据的出炉温度偏差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，其特征在于：加热炉的出炉温度由进入轧机的钢板温度反算确定，而进入轧机的钢板温度通过轧机生产过程数据与轧制力模型确定，具体包括如下步骤：S1：按轧制接触弧长将辊缝中的钢板分成入口段、迟滞段及出口段，根据修正的摩擦条件及迟滞段，结合Orowan变形微分方程，解出轧制力及轧制力矩；S2：以轧制力及轧制力矩与各自测量值偏差最小构筑目标函数，并已该轧制力、轧制力矩及同工况的轧制力与轧制力矩构筑搜索数据集，以流变应力修正参数、摩擦因子、中性角相对位置为优化参数进行非线性全局优化；S3：根据优化结果输出最优化流变应力修正参数、摩擦因子、中性角相对位置参数；S4：根据最优化流变应力修正参数，计算得出钢板温度；S5：根据钢板温度反算出出炉温度，根据反算出的出炉温度确定出炉温度偏差；所述的一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，通过上述确定的出炉温度偏差、建立基于离线运算形成的自动反馈调节控制。2.根据权利要求1所述的一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，其特征在于：步骤S5中的钢板温度，通过以步骤S4中的钢板温度为数据源建立的数据库，并以钢板钢种、轧制出口厚度、轧制入口厚度、钢板宽度、测量轧制力矩、测量轧制力为输入项，对该数据库进行多元线性插值确定。3.根据权利要求1或2所述的一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，其特征在于：步骤S5在根据反算出的出炉温度确定出炉温度偏差之后，还进行如下操作：S51：将轧机第一道次中根据步骤S5确定的出炉温度偏差标定为当前生产过程数据的出炉温度偏差，将自该加热炉定修以来直至该当前生产过程数据的出炉温度偏差的出炉温度偏差标定为历史生产数据的出炉温度偏差；S52：对当前生产过程数据及历史生产数据的出炉温度偏差进行数据融合处理，经由数据融合形成用以进行反馈调节的温度偏差。4.根据权利要求3所述的一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，其特征在于：步骤S52中的与当前生产过程数据进行数据融合的历史生产数据的出炉温度偏差，经由将步骤S51中的历史生产数据的出炉温度偏差划分为长期段与近期段，并对长期段与近期段的历史生产数据的出炉温度偏差进行数据融合确定。5.根据权利要求3所述的一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，其特征在于：步骤S52所述的对当前生产过程数据及历史生产数据的出炉温度偏差进行数据融合，具体如下：ΔTn＝a2
×
ΔTf+(1
‑
a2)
×
ΔTcn，其中，ΔTn：用以进行反馈调节的温度偏差，单位：℃；a2：计算参数；ΔTf：当前生产过程数据的出炉温度偏差，单位：℃；ΔTcn：历史生产数据的出炉温度偏差，单位：℃。6.根据权利要求4所述的一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，其特征在于：
所述的将历史生产数据的出炉温度偏差划分为长期段与近期段，并对长期段与近期段的历史生产数据的出炉温度偏差进行数据融合，具体如下：ΔTcn＝a1
×
ΔTcn_long+(1
‑
a1)
×
ΔTcn_short，其中，ΔTcn：历史生产数据的出炉温度偏差，单位：℃；a1：计算参数；ΔTcn_long：该加热炉长期炉况的温度偏差，单位：℃；ΔTcn_short：该加热炉短期炉况的温度偏差，单位：℃。7.根据权利要求6所述的一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，其特征在于：所述的ΔTcn_long经由对该长期段内的出炉温度偏差进行排序，并选取排位在40％～60％的出炉温度偏差进行均值计算出的均值表征；所述ΔTcn_short经由对该近期段内的出炉温度偏差进行排序，并选取排位在40％～60％的出炉温度偏差进行均值计算出的均值表征。8.根据权利要求1所述的一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，其特征在于：所述修正的摩擦条件兼顾考量了在接触面上的材料局部变形程度对摩擦的影响及接触面上的正压力对摩擦力的影响，具体如下：当s≤s
′
时，当s＞s
′
时，时，时，其中，s
′
：接触面上的材料局部滑动变形时的最大压应力，单位：Pa；
f：摩擦因子，0～1；k：材料屈服切应力，单位：Pa；s：正向压应力，单位：Pa；τ：切应力，单位：Pa。9.根据权利要求1所述的一种减少加热炉钢坯出炉温差的自动控制方法，其特征在于：所述修正的迟滞段具体包括如下步序：SS1：计算迟滞段长度ln，并根据中性角参数φ
c
，确定迟滞段起始点A的圆周角φ
A
以及迟滞段结束点B的圆周角φ
B
；SS2：以距离迟滞段起始点A最近点的切向应力表征起始点A的切向应力；以距离迟滞段结束点B最近点的切向应...

【专利技术属性】
技术研发人员：王全胜，苗雨川，汤风鸣，施珂，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：