[發明專利]一種基于鋼坯優化加熱曲線的加熱爐爐溫決策方法

無效

• 申請號: 201210506379.4
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103146905A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 段廣東;李衛杰;張榮明;李繼釗
• 申請（專利權）人: 中冶南方（武漢）威仕工業爐有限公司
• 主分類號: C21D9/70
• 分類號: C21D9/70
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王超

技術領域

本發明涉及加熱爐數學模型開發及加熱爐優化控制技術領域，尤其涉及一種基于鋼坯優化加熱曲線的加熱爐爐溫決策方法。?

背景技術

加熱爐是熱軋生產中的重要設備，也是熱軋產線耗能較大的設備之一，隨著能源供應短缺與能源需求增長、過量的資源能源消耗量與有限的資源環境承載力的矛盾的突出，加之熱軋產品和工藝裝備的快速升級、高附加值鋼板對加熱爐加熱工藝要求的不斷提高，使加熱爐面臨節能降耗及提高自身控制水平的嚴峻挑戰。?

相關領域技術人員，針對上述問題進行了大量的研究工作，尤其在加熱爐優化控制數學模型開發方面，最典型的主要有兩種：一是，基于數據挖掘及統計理論開發的加熱爐爐溫設定值優化模型，其主要包括數據采集與數據挖掘分析兩個模塊。數據處理主要完成實時數據采集獲取加熱爐當前溫熱制度，然后通過數據挖掘分析模塊將采集的生產數據處理成分析樣本并按照一定的規則存儲于數據庫中，生產時從數據庫中獲取加熱爐當前狀態的最優爐溫設定值；二是，基于熱工專業理論開發的加熱爐爐溫決策數學模型及加熱爐內鋼坯溫度預測數學模型。?

前者撇開了熱工專業理論，樣本的優劣直接影響爐溫決策及鋼溫預報，從而影響加熱爐控制效果，其用于指導實際生產顯然無法合理實現加熱爐最優控制及節能降耗宗旨；后者更注重加熱爐爐溫決策及鋼溫預報，其主要基于熱工專業理論通過數學模型完成加熱爐最優爐溫設定值的計算。但其爐溫設定值生成主要以達到鋼坯出爐溫度為目標，并通過數學模型所計算的鋼坯出爐溫度與目標出爐溫度的偏差來不斷修正爐溫設定值，并未完善考慮加熱爐能耗及鋼坯中間升溫狀況。?

發明內容

本發明針對上述技術問題，從加熱爐爐膛內的傳熱機理出發，提出一種基于鋼坯優化加熱曲線的加熱爐爐溫決策方法，通過虛擬加熱以鋼坯優化加熱曲線為依據對一塊鋼坯當前位置所對應爐溫進行修正，然后對加熱爐每個控制段內所有鋼坯所對應爐溫進行加權平均，從而計算獲得加熱爐各控制段的決策爐溫。本發明綜合考慮了加熱爐內所有鋼坯的影響，利于實現加熱爐優化控制。對一塊鋼坯所對應爐溫進行修正，是基于該鋼坯當前位置模型的計算溫度與當前位置的優化加熱曲線目標溫度之偏差，且修正算法簡單，計算速度快、效率高，?利于實現加熱爐在線控制。同時，將以鋼坯在加熱爐內加熱至目標溫度所需的最小燃料消耗量為目標函數所建立的鋼坯優化加熱曲線引入至加熱爐爐溫決策算法中，利于實現加熱爐節能降耗。?

本發明解決所述技術問題主要采取如下技術方案：一種基于鋼坯優化加熱曲線的加熱爐爐溫決策方法，包括以下步驟：?

S1）計算參數初始化；?

S2）對加熱爐進行計算段的劃分；?

S3）對加熱爐內所有鋼坯進行位置跟蹤及溫度跟蹤；?

S4）判斷是否完成加熱爐內所有鋼坯的位置跟蹤及溫度跟蹤，若未完成則返回步驟S3；若完成則進入下一步；?

S5）判斷是否到達爐溫決策周期，若未到達爐溫決策周期，則返回步驟S3；如到達爐溫決策周期，則進行爐溫決策。?

所述的方法，步驟S1初始化的參數包括：加熱爐結構參數、加加熱爐內鋼坯位置及溫度場、加熱爐各控制段爐溫、鋼坯計數器初始化、加熱爐內鋼坯總數、計時器參數。?

所述的方法，步驟S2劃分的方法包括：根據加熱爐內熱電偶的數目及其在加熱爐內的布置，將加熱爐每個控制段劃分為若干個計算段。?

所述的方法，步驟S3溫度跟蹤的方法包括：?

求解鋼坯導熱控制方程，計算獲得鋼坯內部溫度分布，其導熱控制方程如下：?