[發明專利]一種輥底式退火爐溫度控制方法

有效

• 申請號: 201310109424.7
• 申請日: 2013-03-30
• 公開（公告）號: CN104073623A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 呂立華;鄧龍;劉超良
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21D11/00
• 分類號: C21D11/00;C21D1/26
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 劉立平

技術領域

本發明涉及冶金生產技術領域，涉及退火爐溫度控制方法。

背景技術

輥底式退火爐用爐內輥道運送熱處理材，沿爐子整個長度每隔一定距離安裝一根輥子，物料在輥子上運行，在輥子上面和下面的爐膛都可布置燒嘴供熱，爐子劃分為多個控制段，每個段又可以劃分為多個控制區，每個控制區裝有熱電偶，用于爐溫控制。一般特鋼企業的熱處理爐都沒有數學模型，直接采用熱處理溫度曲線，通過L1控制各段的溫度和輥道速度，滿足熱處理工藝對溫度和時間的要求。可是，熱處理爐實際的爐溫曲線，并不能代表鋼溫曲線，這種差別對于很小規格或者很薄的產品，影響不是很顯著，但是對于大規格的鋼料，就有很大的影響了，尤其是對保溫時間的影響，保溫時間短了，會影響產品質量，保溫時間長了，會影響節奏，也浪費能量。另外，升溫控制段的操作控制方法也有很大的不確定性，產品溫度波動比較大，導致能源的浪費和產品質量的波動。例如，對于需要球化退火的鋼種，升溫控制段溫度和均熱段保溫時間的波動，直接影響產品質量；對于需要去應力退火的鋼種，保溫時間過短，達不到預期的效果，保溫時間過長浪費能源。

為了解決上述存在的問題，操作人員只能在工藝允許的范圍內，盡量讓溫度制度穩定，然而，對于多規格、多品種的特鋼熱處理鋼材，由于缺乏模型，無法細化到一個產品一個工藝，而是分組，把品種規格相近的劃分為一組，采用相同的熱處理曲線，進行爐溫控制。這種同一個鋼種，尺寸不同，加熱工藝相同的情況，由于加熱過程中，尺寸效應的關系，將導致產品質量的波動。另外，由于輥底式退火爐升溫控制段涉及的可控制段比較多，一般會采用比較保守的方法，鋼坯入爐后，在工藝允許的情況下，盡可能加熱，防止后面加熱能力不足，或者達不到均熱溫度，這必然導致產品質量的波動和能源利用的不合理。這些控制方法，都比較保守，帶有經驗性質，無法解決目前特鋼熱處理爐溫度控制面臨的問題。因此，需要利用新的技術手段，對熱處理過程進行精準高效的控制。這就需要從輥底爐的設備出發，把材料的參數、鋼坯尺寸的參數、工藝的目標等作為輸入，經過實時的模型運算，給出最合理的加熱溫度，并完成設定控制。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種輥底式退火爐溫度控制方法，以解決上述技術問題。

本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：

一種輥底式退火爐溫度控制方法，其特征在于，第一步獲取鋼坯溫度計算用數據，在產品裝爐完成后，采用鋼坯的溫度模型計算工藝給定的升溫曲線對應的產品加熱段出口的目標溫度；第二步，根據鋼坯所在的位置和熱電偶溫度，利用溫度模型計算鋼坯溫度；第三步，利用輥道的設定速度、各加熱段的長度及鋼坯的位置，計算鋼坯到加熱段段末的剩余加熱時間；第四步，對加熱溫度進行前饋控制，以步驟2計算的鋼坯溫度為起點，利用步驟3計算的鋼坯剩余加熱時間t，以工藝曲線作為爐溫輸入，按照給定的時間步長Δt，預報鋼坯到達加熱段段末的溫度T_pre，然后求出預報溫度和目標溫度的偏差，進而求出鋼坯所在段的前饋溫度控制量；第五步，利用加熱段出口位置鋼坯溫度跟蹤模型的計算結果和與鋼坯在該處的目標溫度的偏差，確定加熱溫度的反饋控制量；第六步，對輥底爐加熱段進行“前饋+反饋”的溫度設定控制。

第一步中，所述鋼坯溫度計算用數據包括鋼坯的比熱、密度、導熱系數、尺寸等。在產品裝爐完成后，采用工藝給定的升溫曲線和爐輥移動速度，模擬鋼坯在爐內運動，利用溫度跟蹤模型，計算鋼坯在各個位置的溫度，從而獲得鋼坯在各個加熱段出口的溫度，得出產品在各個加熱段出口的目標溫度。鋼坯的溫度模型采用熱傳導方程來表達，用差分算法來求解。

如果鋼坯為圓鋼，則鋼坯的溫度模型可以表達為：