CN101823079B - 一种加热炉炉头装钢方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加热炉炉头装钢方法。在加热炉炉头装钢的方法中，基础自动化通过激光定位仪获取装入的低温铸坯在加热炉内的实际位置并将该实际位置传递到过程自动化，然后过程自动化将该位置与装入铸坯的轧制计划信息一起修正入虚拟加热炉内，并向基础自动化发送当前铸坯的修正信息，基础自动化在收到修正信息后，指令步进机构动作以便为后续要装入的低温铸坯空出位置，从而实现低温铸坯的自动装入。根据本发明的方法，通过对加热炉内铸坯的精确定位，能够保证加热铸坯质量，从而能够保证加热燃烧控制模型精度和后续质量；在该装钢模式下能够使加热炉同时具备炉尾与炉头装钢，便于柔性化组织生产。

Description

一种加热炉炉头装钢方法

技术领域

本发明属轧钢控制技术领域，更具体地讲，本发明涉及一种在待轧保温时将低温铸坯装入加热炉的自动控制方法。

背景技术

目前，连铸坯的轧制多由计算机系统来实现自动化控制，一般分为三级控制，即基础自动化控制、生产过程控制(即，过程自动化控制)和区域协调控制。采用过程自动化控制的连续加热炉在将实物装入加热炉内时，铸坯在炉内的位置信息通过基础自动化传递给过程自动化并显示在过程自动化的人机界面上作为铸坯在炉内的印象位置，该印象位置根据基础自动化的步进机构运转情况随时进行调整，以使过程自动化人机界面上显示的铸坯印象信息与加热炉内铸坯的实物信息完全一致。基础自动化传递给过程自动化的铸坯在炉内的位置信息，一方面是为了完成铸坯炉内跟踪，另一方面也是现有加热模型化烧钢温度精确计算的最基本信息。

在轧制连铸坯时，当现场生产由于特殊原因而出现较长时间待轧时，连铸坯在加热炉内持续保温，既耗电，热源又得不到利用。为了减少能源消耗，需要对加热炉做降温处理。传统的处理方式是采用从加热炉炉头装入低温铸坯，同时减少燃料用量，这样通过减少烟气排放而让低温铸坯来吸收高温铸坯及炉膛热量，从而达到节能降耗之目的。在通过炉头装入实物铸坯的同时，也需要通过修正手段将与实物铸坯对应的轧制信息输入过程自动化控制的虚拟加热炉内，而目前的处理方式都是将与铸坯对应的轧制信息输入过程自动化人机界面上的虚拟加热炉炉尾，这样会产生一系列问题。下面将结合附图来对此进行详细的解释。

图1示意性示出了在虚拟加热炉上从炉头装钢、炉尾修正数据后出现的铸坯实际位置与印象位置的偏差情况示意图。如图1所示，虚拟加热炉100包括预热段10、加热段20和均热段30。在轧制连铸坯时，基础自动化传递到过程自动化人机界面上显示的铸坯印象信息如图1中的竖状条块所示，此时，铸坯印象信息与加热炉内的铸坯实物信息完全一致。

然而，在保温待轧时需要从加热炉的炉头装入低温铸坯，这样，在将大批量铸坯从炉头装入的过程中，需要将炉内已有的高温铸坯通过加热炉基础自动化步进机构向炉尾方向移动，以空出低温铸坯的装入空位。这种移动会导致过程自动化人机界面上显示的整个加热炉内铸坯印象信息也向炉尾方向移动，将炉尾的实际及印象空位占完。在印象空位不够的情况下，炉头装入低温铸坯的信息不能通过过程自动化修正入虚拟加热炉炉尾，而此时只能采取将虚拟加热炉炉内已有铸坯信息通过人工干预方式整体向炉头方向移动，以在虚拟加热炉内空出位置，便于装入低温铸坯的信息由装炉操作人员从炉尾修正入炉。这样就会产生如图1所示的偏差，虚拟加热炉内的印象炉距(即，虚拟加热炉内铸坯离炉头的距离)与加热炉内的实际炉距(即，实物铸坯离炉头的距离)有一定的偏差。

因此，这种人工干预移动虚拟加热炉内铸坯信息的方式，通过炉尾修正入炉的铸坯信息不能准确对应铸坯在加热炉内的位置，而只是取了一个预定的炉尾常数位置，这个常数位置与处于炉头实物铸坯的实际位置差距可以达到30米以上，导致整个加热炉内铸坯的实际位置与过程自动化虚拟加热炉所描述的虚拟位置完全脱节。

加热炉燃烧控制模型是根据过程自动化描述的铸坯位置及基础自动化采集的炉气温度等信息来完成整个加热炉温度控制的。当过程自动化取得的炉内铸坯信息不能反映铸坯实际情况甚至严重脱节时，模型计算精度不能得到保证，炉内各铸坯的计算温度也脱离实际，从而会影响后序工艺对带钢厚度及轧制温度的控制。

发明内容

本发明的目的在于根据上述在加热炉炉头装钢过程中所遇到的困难，提供一种能够精确定位装入铸坯在加热炉内的实际位置、在待轧保温时将低温铸坯装入加热炉的炉头并通过自动化控制的方法，从而保证加热炉炉内的铸坯实物信息与过程自动化控制信息相对应，同时不破坏加热炉内原有的铸坯控制信息。

本发明提供了一种利用过程自动化和基础自动化控制的加热炉炉头装钢方法，所述方法包括以下步骤：加热炉内的步进机构先将炉内的所有铸坯后移，以为要装入的铸坯留出空位；出钢机将低温铸坯从加热炉炉头装入加热炉内；基础自动化通过激光定位仪获取装入的低温铸坯在加热炉内的位置信息并将该位置信息传递到过程自动化；过程自动化将所述位置信息连同装入铸坯的轧制计划信息一起进行修正而输入过程自动化的虚拟加热炉内，同时向基础自动化发送当前铸坯修正信息；基础自动化在收到所述修正信息后，指示步进机构为后续要装入的低温铸坯空出炉头位置。

根据本发明，当激光定位仪检测到装入铸坯的实物信息时，出钢机将低温铸坯放置在加热炉内的步进机构上，此时，加热炉步进机构需要等待来自过程自动化的铸坯修正信息后才能动作。

根据本发明，基础自动化在收到修正信息后，解除步进机构停止指令，步进机构开始向后动作，以为后续要装入的铸坯空出炉头位置，同时向过程自动化传送步进机构移位信息。

根据本发明，过程自动化在收到所述移位信息后，就能够在保证不破坏虚拟加热炉内原有铸坯控制信息的情况下，连同修正入炉的铸坯信息一起运作控制，从而为燃烧控制模型提供准确的炉内铸坯控制信息，可以保证燃烧控制模型计算精度。

根据本发明，由于采用激光定位仪作为炉头装入低温铸坯的定位系统，因此保证了装入铸坯能被准确定位，同时取其位置作为当前入炉的铸坯位置，保证了入炉后铸坯炉内位置的准确；另一方面，铸坯从炉头装入后，其信息也在不破坏炉内原有过程控制信息的情况下随后跟进，从而取代了炉头装钢、炉尾修正信息破坏炉内过程跟踪的传统炉头装钢方式，有效避免了实物信息与过程自动化印象信息脱节，保证了加热燃烧控制模型精度和后续质量，同时带来了比较可观的节能效益。此外，根据本发明的加热炉炉头装钢方法，使得加热炉同时具备炉尾与炉头装钢的功能，从而便于柔性化组织生产。

附图说明

通过参照附图详细描述本发明的实施例，本发明的上述及其他特征和优点对于本领域普通技术人员将变得更加清楚，其中：

图1是在虚拟加热炉上示意从炉头装钢炉尾修正数据后出现的铸坯实际位置与印象位置的偏差情况示意图；

图2是示出了加热炉炉端的激光定位仪与装钢机和出钢机的位置分布示意图；

图3是示出了根据本发明的从加热炉炉头装入低温铸坯的自动控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种在待轧保温时将低温铸坯装入加热炉炉头的自动控制方法。根据本发明的方法，通过在加热炉的炉头设置激光定位仪来精确检测装入的低温铸坯在加热炉炉内的实际位置，从而能够保证装入铸坯的准确定位，同时能够保证入炉后铸坯在炉内位置的准确确定。

具体地讲，根据本发明，在轧制连铸坯的过程中需要进行保温待轧时，基础自动化通过安装在加热炉炉头的激光定位仪获取装入的低温铸坯在加热炉内的实际位置并将该实际位置传递到过程自动化，然后过程自动化将该位置与装入铸坯的轧制计划信息一起修正入虚拟加热炉内，并向基础自动化发送当前铸坯的修正信息，基础自动化在收到修正信息后，指令步进机构动作以便为后续要装入的低温铸坯空出位置，从而实现低温铸坯的自动装入，有效地避免了加热炉内的铸坯实物信息与过程自动化印象信息脱节的问题，保证了加热燃烧控制模型精度和后续质量。

下面将结合附图来详细地解释根据本发明的在加热炉炉头装钢的方法。

图2示出了根据本发明在加热炉出炉端的激光定位仪与装钢机和出钢机的位置分布示意图。图3是示出了根据本发明的从加热炉炉头装入低温铸坯的自动控制方法的流程图。

如图2所示，在加热炉1的炉头附近(即图2中的位置B)设置有激光定位仪3。本领域技术人员应该理解，激光定位仪在加热炉内的位置B可以根据钢厂的具体情况而定，对此不再进行赘述。在本发明的一个实施例中，激光定位仪3距炉头端墙内壁A的距离为M(即图2中的AB之间的距离)。具体地讲，参照图2，激光定位仪3距离炉头端墙内壁的距离M既是激光定位仪发射激光的位置，同时也是炉头装入低温铸坯的实际位置。在本发明的一个优选实施例中，激光定位仪设置在距加热炉炉头端墙内壁1.5m～2m之处。

一般而言，在轧制连铸坯的正常生产过程中，设置在加热炉炉头附近的激光定位仪在出钢的时候作为检测加热炉内铸坯到位的仪器，一旦检测到有铸坯到位，则基础自动化控制步进机构停止移动，以防铸坯撞坏加热炉炉门。然而，在本发明中，在轧制过程中出现保温待轧时，利用该激光定位仪作为从加热炉炉头装入铸坯的控制仪器。下文将对激光定位仪的使用进行具体说明。

参照图2和图3，根据本发明的加热炉炉头装钢方法，首先，在需要保温待轧装入低温铸坯时，加热炉炉内的步进机构向炉尾方向动作，将炉内所有铸坯向后移，从而为待装铸坯留出空位，如图3所示。

接着，通过位于加热炉1炉头外部的出钢机2运送低温铸坯入加热炉内，出钢机2前进。一旦激光定位仪3检测到装入的铸坯，基础自动化就通知出钢机2停止前进，并将低温铸坯放置于加热炉1的步进机构上，接着出钢机2退回到初始位置，此时基础自动化等待相关控制指令后再动作。具体地讲，在本发明中以激光定位仪3作为装入低温铸坯的定位仪器，当出钢机2将低温铸坯装入加热炉1内时，在被激光定位仪3检测到实物信息时，出钢机2将低温铸坯放在加热炉1炉内的步进机构上，此时，加热炉步进机构需要等待来自过程自动化的铸坯修正信息后才能动作。

此时，过程自动化将激光定位仪检测到的装入铸坯在炉内的信息连同装入铸坯的轧制计划信息一起修正输入过程自动化的虚拟加热炉内。在本发明的一个实施例中，激光定位仪到加热炉炉头的距离M作为常量被传递到过程自动化，基础自动化根据出钢机的移动速度v和出钢机平移停止前激光定位仪扫描到装入铸坯的时间t，计算出装入铸坯前端移过激光定位仪的长度L＝V×t，从而根据距离M和长度L得到装入铸坯在加热炉内的距离(即，装入铸坯在加热炉内的精确位置)S＝M+L，过程自动化通过人机界面将所述距离S连同炉头装入铸坯的轧制计划信息一起修正输入虚拟加热炉内，同时向基础自动化发送当前铸坯修正信息。在这里，本领域技术人员应该理解，装入铸坯的轧制计划信息包括铸坯的钢种、铸坯的厚度、铸坯的最短加热时长、铸坯出炉目标温度以及待轧保温铸坯到达精轧入口时的温度。轧制计划信息是根据铸坯规格、加热工艺、轧制工艺进行编制的，根据该信息可了解铸坯状况、加热要求、轧制要求及成品要求。

然后，基础自动化在收到来自过程自动化的修正信息后，解除步进机构停止指令，步进机构开始向后动作，以便为后续要装入的铸坯空出炉头位置，同时向过程自动化传送步进机构移位信息。过程自动化在收到所述移位信息后，根据虚拟加热炉内铸坯的相关信息，燃烧控制模型进行温度控制计算。因此，根据本发明，过程自动化能够在保证不破坏虚拟加热炉内原有铸坯控制信息的情况下，连同修正入炉的铸坯信息一起进行运作控制，从而为燃烧控制模型提供准确的炉内铸坯控制信息，保证燃烧控制模型计算精度。

因此，在本发明中，由于采用激光定位仪作为炉头装入低温铸坯的定位系统，因此保证了装入铸坯能被准确定位，同时取其位置作为当前入炉的铸坯位置，保证了入炉后铸坯炉内位置的准确确定；另一方面，将低温铸坯从加热炉炉头装入后，其信息也可在不破坏炉内原有过程控制信息的情况下随后跟进，从而取代了炉头装钢，炉尾修正信息破坏炉内过程跟踪的传统炉头装钢方式，因此，能够有效地避免实物信息与过程自动化印象信息脱节，保证加热燃烧控制模型精度和后续质量，同时能够带来比较可观的节能效益。

下面将结合具体的实施例来更充分地描述本发明。

实施例1：

有5块钢种为ST12的低碳深冲连铸坯，其温度均为28℃，编号分别为钢1、钢2、钢3、钢4、钢5等待从加热炉的炉头装入温度为1910℃的加热炉内。这五块低温连铸坯的装入控制包括以下步骤：

(1)测定出钢炉门到激光定位仪之间的距离M＝1750mm。

(2)按照图3所示基础自动化流程控制框，步进机构向后移动，以为待装钢1留出空位置。接着，出钢机将钢1的连铸坯实物从炉头运送入加热炉，当钢1被激光定位仪检测到并且出钢机下降到下极限后，出钢机停止前行，并将钢1放置于炉内步进机构上。步进机构被保护指令锁定而不能动作，等待过程自动化将钢1的控制信息修正完毕指令。

(3)根据步骤(2)所述，基础自动化在激光定位仪检测到钢1的同时记录从此时刻开始出钢机前行时间t为2s和出钢机平移速度v为0.3m/s，则钢1前端移动过激光定位仪的长度L＝v×t＝0.6m。

(4)出钢机回退到初始位置，同时向过程自动化传送钢1移动过激光定位仪的长度L＝0.6m。

(5)过程自动化接收到L后，完成钢1在炉内位置的准确计算，即有S＝M+L＝1810mm。

(6)按照图3所示过程自动化流程控制框，操作人员利用过程自动化人机界面将钢1的轧制计划信息及装入铸坯在炉内的位置信息修正输入虚拟加热炉内，然后向基础自动化发送修正完毕指令。基础自动化在收到修正完毕指令后，解除炉内步进机构向炉尾方向运送铸坯的锁定，同时发送步进信息给过程自动化，以完成过程自动化虚拟加热炉内铸坯位置信息的更新，从而为燃烧控制模型提供准确控制信息。

(7)当钢1随同炉内其他铸坯向后移动留出足够空位后，重复上面的步骤(1)至(4)，从而按照相同的操作先后将钢2、钢3、钢4和钢5装入加热炉内。

经过上述处理，在加热炉减少燃料用量的同时，低温连铸坯最后与炉内高温段原有铸坯共同达到1045℃的平衡温度，节约混合煤气约420m³。

在保温待轧装入低温铸坯时，采用本发明的方法，某热轧厂在年产260万吨情况下可以节能约140万元，同时通过炉头装入低温铸坯进行保温或小幅度升温处理，提高了生产灵活性，产生了显著的社会效益。

然而，需要注意的是，虽然在上面的实施例中提到的是在加热炉炉头装入低温铸坯，但是可以根据需要，在连铸连轧过程中出现保温待轧时或是根据生产合同要求，可以将其它种类的钢通过本发明的方法装入加热炉炉头。例如，可以在加热炉的炉头装入加热时间要求不长的热装连铸坯或根据具体情况装入急待轧制的低温铸坯。这样，通过本发明既合理利用了能源，提高了产量同时又便于生产组织管理。

尽管对本发明的一些实施例进行了描述，但是本发明不应理解为局限于这些示例性实施例，在本发明的精神和范围内，本领域普通技术人员可以做出各种变化和修改。

Claims (6)

1.一种加热炉炉头装钢方法，所述方法包括以下步骤：

加热炉内的步进机构先将炉内的所有铸坯后移，以为要装入的铸坯留出空位；

出钢机将低温铸坯从加热炉炉头装入加热炉内；

基础自动化通过激光定位仪获取装入的低温铸坯在加热炉内的位置信息并将所述位置信息传递到过程自动化；

过程自动化将所述位置信息连同装入铸坯的轧制计划信息一起进行修正而输入过程自动化的虚拟加热炉内，同时向基础自动化发送当前铸坯修正信息；

基础自动化在收到所述修正信息后，指示步进机构为后续要装入的低温铸坯空出炉头位置。

2.如权利要求1所述的加热炉炉头装钢方法，其特征在于基础自动化通过激光定位仪获取装入的低温铸坯在加热炉内的位置信息的步骤包括：当激光定位仪检测到装入铸坯的实物信息时，出钢机将低温铸坯放置在加热炉内的步进机构上，此时，加热炉步进机构需要等待来自过程自动化的铸坯修正信息后才能动作。

3.如权利要求1所述的加热炉炉头装钢方法，其特征在于基础自动化在收到修正信息后，解除步进机构停止指令，步进机构开始向后动作，以为后续要装入的铸坯空出炉头位置，同时向过程自动化传送步进机构移位信息。

4.如权利要求3所述的加热炉炉头装钢方法，其特征在于过程自动化在收到所述移位信息后，连同所述修正信息一起运作控制，为燃烧控制模型提供准确的炉内铸坯控制信息。

5.如权利要求2所述的加热炉炉头装钢方法，其特征在于基础自动化通过以下步骤来确定装入铸坯在加热炉内的位置信息：首先，激光定位仪到加热炉炉头的距离M作为常量被传递到过程自动化；基础自动化根据出钢机的移动速度v和出钢机平移停止前激光定位仪扫描到装入铸坯的时间t，计算出装入铸坯前端移过激光定位仪的长度L＝v×t，从而根据距离M和长度L得到装入铸坯在加热炉内的位置信息S＝M+L。

6.如权利要求5所述的加热炉炉头装钢方法，其特征在于所述距离M是指激光定位仪至加热炉头端墙内壁的距离。

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