[發明專利]一種快速自動適應軋機節奏的加熱爐爐內溫度控制方法

有效

• 申請號: 201310501814.9
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103506406A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 李鵬;于現軍
• 申請（專利權）人: 北京和隆優化科技股份有限公司
• 主分類號: B21B37/74
• 分類號: B21B37/74
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及加熱爐軋鋼控制技術領域，更具體的說，本發明是一種快速自動適應軋機節奏的加熱爐爐內溫度控制方法。

背景技術

加熱爐是鋼鐵冶金的常見設備，是軋鋼生產線關鍵設備之一，也是主要耗能設備。具有非線性、時變、分布參數特性。鋼坯加熱的質量直接影響鋼材的質量、產量、能源消耗和軋機壽命，而加熱爐爐溫的設定直接影響著加熱鋼坯的質量。加熱爐傳統的控制方法是控制爐溫，由執行器自動調節，再配以空燃比，煙道殘氧量以及燃料流量與助燃空氣流量的交叉限幅控制等輔助控制方法以提高熱效率。其原理是基于經驗的爐溫設定，可保證出爐鋼坯正常軋制而不使軋機過荷受損，但是一般人工設定爐溫余量偏大，在生產工況波動的情況下，容易造成過燒，從而降低了加熱質量，導致鋼耗上升。

由于加熱爐內的鋼坯溫度很難在線測量，尤其是鋼坯內部的溫度無法直接測量，通常都是用計算機對鋼坯在爐內的升溫過程進行計算，過去這方面通常采用多元回歸的方法，例如武漢鋼鐵公司引進的熱連軋加熱爐鋼坯升溫控制數學模型，但多元回歸模型的缺點是準確性不高，特別是生產條件與軋制節奏發生變化時。另外，有人應用分布參數理論建立了數學模型，并通過近似集中參數模型研究加熱爐的靜態、動態優化，但是這種方法的缺點是計算工作量很大，要實現計算機實時估計及控制，需要相當規模的控制計算機。較實用的方法是通過分析加熱爐內的熱交換機理建立實時控制模型，Timothy，A.Vesiocki等人采用動態熱傳導分析的方法，通過分析鋼坯各結點的熱交換機理的方法對鋼坯溫度進行控制，在被加熱鋼種不變的情況下，模型的穩定性較好，加之操作人員多年的經驗積累，這種方法目前大多數鋼廠的加熱爐控制還在使用。Misaka.J和Takahashi.R采用總擴括熱吸收率法在日本的Simitomo金屬工業公司建立了數學模型，進行了鋼坯溫度的預測，取得了一定的節能效果。Pike等人運用分布式參數理論建立加熱爐數學模型，并且應用近似集中參數模型來研究加熱爐的靜態和動態優化問題。WiCk，H.J應用卡爾曼濾波器技術實現對加熱爐內板坯的溫度分布估計，但該法的不足是必須取得板坯在加熱爐內的表面溫度，限制了其進一步應用。針對多段式結構的加熱爐，A.Kusters提出一種運用多變量參數估計的方法，建立多區段步進梁加熱爐的ARX模型。Dirk.S.，Arend.IC等描述了現代熱軋廠的一種控制系統。但是目前生產現場采用的基本上都是簡化的一維模型，多維模型因為計算量巨大，目前還不能在線應用，在一定程度上降低了模型的準確性。

綜上所述，采用對鋼坯溫度進行預測及回歸算法等方法所得結果準確性差，而且計算量大，在現實生產中很難推廣應用。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種快速自動適應軋機節奏的加熱爐爐內溫度控制方法，可實現加熱爐爐內溫度準確、穩定控制。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種快速自動適應軋機節奏的加熱爐爐內溫度控制方法，包括如下步驟：（1）通過數據關系計算器獲得生產節奏、出鋼溫度和各加熱段爐膛溫度的關系；（2）根據各加熱段爐膛給定溫度的粗調節范圍，利用步驟（1）中生產節奏和出鋼溫度關系細分溫度調節范圍；（3）根據步驟（1）中關系，計算單位時間內，各加熱段爐膛溫度與出鋼溫度的關系；（4）根據步驟（3）中關系，按照生產節奏對各加熱段爐膛溫度進行補償；（5）根據出鋼溫度，對各加熱段爐膛溫度進行補償；（6）將上述步驟（4）、步驟（5）中各加熱段爐膛溫度補償與各加熱段爐膛基本控制溫度之和在上述步驟（2）中細分的溫度調節范圍中作為溫度控制器的輸入，實現各加熱段爐膛溫度控制。

所述步驟（1）中所述數據關系計算器采用統計的方法實現。

所述步驟（5）中補償為閉環控制。

所述步驟（6）中溫度控制器采用PID控制算法。

本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、由于可以快速響應生產節奏變化，則出爐溫度影響較小。2、由于采用的統計方法，共有特性包含其中，所以補償量比較合適，不會影響系統的穩定性。3、由于出鋼溫度對爐膛溫度進行閉環微調，則爐膛溫度的設定更加準確，控制精度更高，出鋼溫度更加穩定。

附圖說明

圖1是本發明的控制方法流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

以130t/h步進式加熱爐為例，正常生產時爐內鋼坯數量為60根，平均2分鐘出鋼1根，加熱爐子有效長度為18m，分為預熱段，加熱段和均熱段，三段長度相等。本發明爐內溫度控制方法如圖1所示。