[發(fā)明專利]一種棒線材方坯加熱爐模型控制方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210021951.8
• 申請(qǐng)日: 2012-01-31
• 公開（公告）號(hào): CN103225017A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧龍;呂立華;唐勁松;韓茂棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): C21D9/70
• 分類號(hào): C21D9/70;C21D11/00
• 代理公司: 上海三和萬國知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31230
• 代理人: 章鳴玉;蔡海淳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種用于線材方坯的加工或處理方法及其裝置。

背景技術(shù)

對(duì)于棒線材產(chǎn)線而言，生產(chǎn)過程中對(duì)鋼坯的加熱控制非常重要，不僅要確保出爐目標(biāo)溫度和均熱度，而且還要求鋼坯在粗軋入口處，全長(zhǎng)溫度波動(dòng)小，頭中尾溫度均勻；另外，鋼坯的氧化與脫碳與鋼坯的在爐時(shí)間和爐氣溫度密切相關(guān)。所以，在滿足軋線節(jié)奏要求的前提下，最佳地設(shè)定各段的爐氣溫度，控制鋼坯的升溫曲線，是非常有現(xiàn)實(shí)意義的。

棒線材加熱爐，不同于板坯加熱爐，其加熱對(duì)象一般是方坯。

方坯在加熱爐內(nèi)四面受熱，需要采用二維的熱傳導(dǎo)方程來刻畫或描述，由于爐內(nèi)鋼坯的個(gè)數(shù)相對(duì)比較多，要想利用普通的工業(yè)計(jì)算機(jī)達(dá)到實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的控制要求，是一件非常困難的事。

其主要原因是，采用精確的模型進(jìn)行鋼坯的溫度預(yù)報(bào)，耗時(shí)太大；如果采用簡(jiǎn)單的指數(shù)模型，雖然時(shí)間消耗減少了，但是模型的預(yù)報(bào)精度得不到保證。可見，如何做到既確保模型的預(yù)報(bào)精度，又能實(shí)現(xiàn)快速的加熱設(shè)定控制，是棒線材加熱爐面臨的一個(gè)技術(shù)難題。

公開日為2005年7月27日，公告號(hào)為CN?1644257A的中國發(fā)明專利申請(qǐng)中，公開了一種“熱軋過程加熱爐綜合優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其控制方法”，其通過將加熱爐和粗軋機(jī)組構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的閉環(huán)系統(tǒng)，將鋼坯在粗軋機(jī)組一側(cè)的軋制力以及溫度等軋制生產(chǎn)信息反饋到加熱爐一側(cè)，利用爐溫預(yù)設(shè)定補(bǔ)償模塊動(dòng)態(tài)地修改爐溫設(shè)定值，結(jié)合優(yōu)化控制策略和控制算法對(duì)鋼坯加熱過程實(shí)現(xiàn)綜合優(yōu)化控制。該專利是針對(duì)板坯加熱爐的，故其要解決的技術(shù)問題與本申請(qǐng)所要解決的技術(shù)問題不存在相干關(guān)系。

對(duì)于棒線材而言，希望方坯在粗軋入口，頭中尾的溫度波動(dòng)小，這樣要求操作人員能夠?qū)崟r(shí)知道，加熱爐內(nèi)鋼坯的頭中尾溫度，并且能夠根據(jù)粗軋實(shí)際測(cè)量的情況，進(jìn)行控制。

但是遺憾的是，目前加熱爐爐內(nèi)熱電偶的布置都是根據(jù)工藝控制過程端來設(shè)置的，每個(gè)控制段設(shè)置一個(gè)熱電偶或備用一個(gè)熱電偶，所以無法準(zhǔn)確計(jì)算鋼坯頭中尾的溫度，只能根據(jù)粗軋軋后的情況，來調(diào)節(jié)加熱爐的爐溫，這往往導(dǎo)致調(diào)節(jié)結(jié)果嚴(yán)重滯后，影響了軋制穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。

可見，如何能夠做到鋼坯頭中尾溫度的精確跟蹤計(jì)算，并利用粗軋前的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，自動(dòng)控制鋼坯的頭尾溫度，保證鋼坯在粗軋入口全長(zhǎng)溫度的均勻性，是現(xiàn)有棒線材加熱爐一直沒有解決的問題。

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈和對(duì)產(chǎn)品綠色低碳的要求，使得棒線材高端品種不斷增加，要求棒線材加熱爐的加熱過程做到優(yōu)質(zhì)高效。

目前，大多棒線材產(chǎn)線加熱爐沒有模型控制系統(tǒng)，少數(shù)廠家的產(chǎn)品配備了國外的“黑箱”模型，這些模型都不能跟蹤計(jì)算鋼坯的頭中尾溫度，不能實(shí)現(xiàn)鋼坯頭尾溫度的模型控制。

此外，現(xiàn)有常規(guī)熱軋加熱爐是最對(duì)板坯進(jìn)行加熱的，一般只考慮板坯上下表面的受熱情況，而棒線材加熱爐內(nèi)的方坯要考慮四面受熱的情況，而且板坯加熱爐，由于板坯長(zhǎng)短規(guī)格比較多，無法精確控制棒線材板坯的頭尾溫度。

對(duì)于棒線材產(chǎn)線而言，鋼坯的加熱控制非常重要，不僅要確保出爐目標(biāo)溫度和均熱度，而且還要求鋼坯在粗軋入口處，全長(zhǎng)溫度波動(dòng)小，頭中尾溫度均勻。另外，鋼坯的氧化與脫碳與在爐時(shí)間和爐氣溫度密切相關(guān)，所以，在滿足軋線節(jié)奏要求的前提下，最佳地設(shè)定各段的爐氣溫度，控制鋼坯的升溫曲線，是非常有意義的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種棒線材方坯加熱爐模型控制方法及裝置，其通過在加熱爐各段爐寬方向上分別設(shè)置三只熱電偶，快速穩(wěn)定地跟蹤確定鋼坯頭中尾的溫度，并實(shí)現(xiàn)加熱爐各段的爐溫控制，同時(shí)結(jié)合根據(jù)粗軋入口的輻射高溫計(jì)，精確控制鋼坯的頭尾溫度分布，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤確定鋼坯長(zhǎng)度方向的溫度控制鋼坯長(zhǎng)度方向的溫度分布的控制精度，對(duì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線優(yōu)質(zhì)高效的目標(biāo)，具有十分顯著的作用。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：提供一種棒線材方坯加熱爐模型控制方法，包括利用PLC對(duì)加熱爐的爐溫進(jìn)行分區(qū)控制，所述的PLC包括裝鋼P(yáng)LC、出鋼P(yáng)LC和加熱爐燃燒控制PLC，所述的加熱爐分為爐尾段、預(yù)熱段、加熱段和均熱段，待處理的鋼坯依次通過加熱爐的各段，進(jìn)行加熱處理，其特征是：

在粗軋入口前安裝輻射高溫計(jì)，用來測(cè)量坯料軋前的表面全長(zhǎng)溫度分布；

設(shè)置一模型計(jì)算機(jī)，用于與裝鋼P(yáng)LC、出鋼P(yáng)LC、粗軋入口輻射高溫計(jì)和加熱爐燃燒控制PLC相互交換信息，實(shí)現(xiàn)方坯加熱爐燃燒過程的優(yōu)化控制；

在加熱爐各段的沿爐寬方向上，上、下部均分別安裝三只熱電偶，分別對(duì)應(yīng)鋼坯的頭中尾部位的溫度檢測(cè)；

在加熱爐的預(yù)熱段，不進(jìn)行爐溫設(shè)定控制；

在加熱爐的加熱段，進(jìn)行整體溫度控制，不進(jìn)行分區(qū)控制；