[發明專利]加熱爐鋼坯溫度跟蹤模型修正方法

有效

• 申請號: 201810864732.3
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN108984943B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 王曉亮;周明;丁克;楊勝;李衛杰
• 申請（專利權）人: 中冶南方（武漢）熱工有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;C21D9/70;G06F119/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

本發明公開了一種加熱爐鋼坯溫度跟蹤模型修正方法，該方法的步驟為：跟蹤測量并記錄測試過程中鋼坯溫度、爐氣溫度隨時間變化的數據；對測試數據進行處理，提取用于計算輻射系數基準值的參照數據；結合參照數據，迭代計算各爐區輻射系數基準值；結合鋼坯的生產歷史數據，對輻射系數基準值進行修正；將修正結果分類保存至修正系數表。運用本發明方法可以提高鋼坯溫度跟蹤模型的計算精度，使得修正后的模型能夠準確模擬鋼坯在爐內的加熱過程，對提高加熱爐爐溫的控制精度有著重要意義。

技術領域

本發明涉及冶金自動化技術，尤其涉及一種加熱爐鋼坯溫度跟蹤模型修正方法。

背景技術

鋼坯溫度跟蹤模型是一種熱工數學模型，用于模擬計算鋼坯在加熱爐內加熱時的溫度場的變化。如圖1所示，加熱爐數學模型技術主要由鋼坯加熱曲線優化、鋼坯溫度跟蹤計算、爐溫設定值計算、燃燒優化控制、自適應修正等功能模型組成。溫度跟蹤模型計算的鋼坯溫度場數據會傳給爐溫設定值計算模型計算出爐溫設定值，然后爐溫設定值再傳給燃燒優化控制模型計算出優化參數、空煤氣閥位調節量，并直接進行空煤氣流量的調節及控制。因此，鋼坯溫度跟蹤模型計算精度會最終影響到鋼坯的加熱質量及能源消耗的控制水平。

數學建模面臨的實際問題多種多樣，建模的目的不同、分析的方法不同、采用的數學工具不同，所得到的數學模型的類型也不同。目前主要有機理分析方法、測試分析方法及綜合分析方法等。其中，綜合分析方法利用機理分析建立模型的結構，用測試分析確定模型的參數，運用該方法建立的數學模型為理論——統計數學模型。這類模型兼具前兩種方法的優點，并可有效地克服它們的缺點，在工程中有著較廣泛的應用。

加熱爐數學模型是以熱工理論為基礎建立起來的理論統計數學模型，由于加熱工藝及傳熱的機理極其復雜，在設計模型時需要做必要的簡化和假設，以便將現實的加熱過程用抽象的數學語言描述出來，但因此也會降低模型的計算精度。所以，為降低數學模型計算結果與現實的偏差，需要通過實驗的方法并結合自適應修正功能對模型的關鍵參數進行實時修正。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中的缺陷，提供一種加熱爐鋼坯溫度跟蹤模型修正方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種加熱爐鋼坯溫度跟蹤模型修正方法，包括以下步驟：

1)跟蹤測量常溫鋼坯在加熱爐內加熱過程中的溫度變化趨勢，獲取并記錄測試過程中鋼坯溫度、爐氣溫度隨時間變化的測試數據；

2)對測試數據進行處理，獲得測試鋼坯上下表面溫度、鋼坯芯部溫度、爐氣溫度隨時間及鋼坯爐內位置變化的趨勢圖，從中提取由爐氣溫度、鋼坯上下表面溫度、時間點組成的參照數據；

3)根據提取的參照數據，運用鋼坯溫度跟蹤模型迭代計算出鋼坯在各控制區的輻射系數，將該輻射系數作為后續修正的基準值；

4)根據生產歷史數據，調出鋼坯的生產實績數據，包括：鋼坯尺寸規格、鋼種、鋼坯入爐溫度、鋼坯加熱過程中的爐氣變化趨勢、爐內高溫計實測的鋼坯出爐表面溫度；

5)結合生產實績數據，比較根據輻射系數和參照數據計算的表面溫度與生產實績數據中記錄的表面實測溫度的溫差；若溫差超過設定閾值，則將輻射系數調整為：修正系數*輻射系數，具體如下：當計算值大于實測值時，按預設值減小修正系數；當計算值小于實測值時，按預設值增大修正系數；然后再重新計算并比較兩者的偏差，如此反復迭代計算直至溫差不超過設定閾值；

6)根據輻射系數調整的結果獲得輻射系數調整的修正系數，并將修正系數按鋼坯尺寸規格、鋼種、鋼坯入爐溫度分類保存至修正系數表。

按上述方案，所述步驟2)中，提取參照數據時遵循以下原則：

A)根據鋼坯的實際入爐及出爐時刻，從測試數據中提取局部數據作為參照數據；

B)根據時間點、鋼坯總在爐時間和爐子長度，確定每時刻點鋼坯在爐內的位置；