CN103146906A - 一种步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法，包括：测量加热炉内钢坯不同部位处实际温度数值，并绘制温度—时间关系曲线A；计算加热炉内钢坯不同部位处模拟温度数值，并绘制温度—时间关系曲线B；通过对比分析曲线A、曲线B，对加热炉二级控制模型参数进行调控，实现二者的拟合，最终确定加热炉二级控制模型调控参数。本发明实现了加热炉二级控制模型系统的优化，提高了加热炉二级控制模型精度，减少了加热炉加热温度控制偏差。通过本发明使得加热钢坯质量更好地满足了轧钢需求，提高了加热炉热效率，同时减少了污染气体的排放，具有很高的社会价值。
Description
技术领域
本发明属于工业炉窑燃烧技术领域，特别涉及一种步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法。
背景技术
加热炉二级控制模型的准确性直接关系到钢坯加热质量的好坏。模型参数的设定通常是根据经验设定，然后再在模型生产操作运行中进行调试。如果模型计算温度与加热炉内温度探测单元（热电偶）实测的温度相差较大（超过设计要求的±12℃温度差值范围），则会严重影响钢坯加热温度控制的准确性，造成钢坯加热温度偏差大，致使加热的钢坯质量不能满足轧钢要求，钢坯成材率降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现提高加热炉二级控制模型精度、减少加热炉加热温度控制偏差的步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法，以克服现有技术中的不足。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法，包括：测量加热炉内钢坯不同部位处实际温度数值，并绘制温度—时间关系曲线A；计算加热炉内钢坯不同部位处模拟温度数值，并绘制温度—时间关系曲线B；通过对比分析曲线A、曲线B，对加热炉二级控制模型参数进行调控，实现二者的拟合。
进一步地，所述测量加热炉内钢坯实际温度数值与所述计算加热炉内钢坯模拟温度数值所选取钢坯部位对应相同；所述测量加热炉内钢坯实际温度数值与所述计算加热炉内钢坯模拟温度数值所选取钢坯加热时间T对应相同。
进一步地，所述绘制温度—时间关系曲线A包括：选择加热炉内钢坯不同部位处温度测量点；通过数据采集单元采集所述温度测量点处温度数值；根据所采集的温度数值及所述加热时间T，绘制温度—时间关系曲线A。
进一步地，所述绘制温度—时间关系曲线B包括：选择与所述加热炉内钢坯不同部位处相对应的温度测量点；通过加热炉二级控制模型计算模拟温度数值；根据所述模拟温度数值及所述加热时间T，绘制温度—时间关系曲线B。
进一步地，所述曲线A、曲线B的拟合过程包括：采集钢坯不同部位处温度测量点的温度数值；将采集的所述温度数值与模拟温度数值对比分析；根据二者间温度差值调整所述加热炉二级控制模型参数。
进一步地，所述加热时间T是钢坯进入加热炉开始至加热完毕出加热炉所经历时间。
进一步地，所述加热炉二级控制模型参数包括：炉膛辐射系数、热量传递系数、炉段长度及炉温。
进一步地，所述钢坯不同部位包括：钢坯上表面、钢坯中心及钢坯下表面。
本发明提供的一种步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法，首先通过测量加热炉内钢坯不同部位处实际温度数值，并绘制温度—时间关系曲线A；同时计算加热炉内钢坯不同部位处模拟温度数值，并绘制温度—时间关系曲线B；通过对比分析曲线A、曲线B，对加热炉二级控制模型参数进行调控，实现二者的拟合，最终确定加热炉二级控制模型调控参数。本发明实现了加热炉二级控制模型系统的优化，提高了加热炉二级控制模型精度，减少了加热炉加热温度控制偏差，最终使得加热钢坯质量更好地满足了轧钢需求，提高了加热炉热效率，同时减少了污染气体的排放，具有很高的社会价值。
附图说明
图1为本发明实施例提供的步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法的操作流程图。
图2为本发明实施例提供的步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法中曲线A、曲线B拟合前的关系示意图。
图3为本发明实施例提供的步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法中曲线A、曲线B拟合后的关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明提供的具体实施方式作进一步详细说明。
参见图1，本发明实施例提供的一种步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法，包括如下步骤：
步骤S101：测量加热炉内钢坯不同部位处实际温度数值，并绘制温度—时间关系曲线A；
步骤S102：计算加热炉内钢坯不同部位处模拟温度数值，并绘制温度—时间关系曲线B；
步骤S103：对比分析曲线A、曲线B；
1、若曲线A、B重合，则步进梁式加热炉二级控制模型所设参数即为优化参数，无需调控；
2、若曲线A、B不重合，则通过对步进梁式加热炉二级控制模型参数进行调控，实现曲线A、曲线B二者的拟合，并最终确定模型参数。
本实施例中，测量加热炉内钢坯实际温度数值与计算加热炉内钢坯模拟温度数值所选取钢坯部位对应相同。同时，测量加热炉内钢坯实际温度数值与计算加热炉内钢坯模拟温度数值所选取的钢坯加热时间T也对应相同。
本实施例中，绘制温度—时间关系曲线A具体过程步骤：
步骤S201：选择加热炉内钢坯不同部位处温度测量点；
步骤S202：通过数据采集单元采集所述温度测量点处温度数值；
步骤S203：根据所采集的温度数值及加热时间T，绘制温度—时间关系曲线A。
本实施例中，绘制温度—时间关系曲线B具体过程步骤：
步骤S301：选择加热炉内钢坯不同部位处温度测量点；
步骤S302：通过加热炉二级控制模型计算模拟温度数值；
步骤S303：根据模拟温度数值及加热时间T，绘制温度—时间关系曲线B。
其中，步骤S201与步骤S301所选取的钢坯不同部位温度测量点一一对应。
本实施例中，数据采集单元包括：温度探测单元及数据存储单元。其中，温度探测单元、数据存储单元通过螺纹紧固机构（螺纹连接或螺钉连接）分别固定于钢坯上。温度探测单元与数据存储单元连接进行数据传送，数据存储单元与外界计算机连接进行信息传递。首先，温度探测单元对加热炉内钢坯不同部位处温度测量点的温度进行测量，并将测量数值传输至数据存储单元，外界计算机通过加热炉二级控制模型计算并获取模拟温度数值。随后，计算机将数据存储单元所获取的测量数值与模拟温度数值对比分析，定量确定模拟温度数值与实际温度数值的偏差数值，并以此作为调控基础对加热炉二级控制模型参数进行调控，最终实现曲线A、B的拟合。
优选地，温度探测单元是热电偶。
优选地，数据存储单元是黑匣子。
优选地，加热时间T是钢坯进入加热炉开始至加热完毕出加热炉所经历的时间。
优选地，加热炉二级控制模型参数包括：炉膛辐射系数、热量传递系数、炉段长度（炉段分区）及炉温。
优选地，钢坯不同部位包括：钢坯上表面、钢坯中心及钢坯下表面。
下面，参见图2-3，以首钢迁钢公司1580mm热轧生产线3号加热炉为例，对本发明实施例提供的一种步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法作进一步详细说明：
其中，S1是加热炉内实验钢坯测量部位的变化曲线；S2是加热炉内实验钢坯加热过程中上炉温的变化曲线；S3是加热炉内实验钢坯加热过程中下炉温的变化曲线；S4是加热炉内实验钢坯实际温度测量点的温度变化曲线；S5是加热炉内实验钢坯模拟温度计算点的温度变化曲线；炉段分区包括：预热段、一加热段、二加热段及均热段。
①测量加热炉内钢坯实际温度数值；选定实验钢坯(M3A30钢坯，230×1250×10000mm)，并将温度探测单元（热电偶）、数据存储单元（黑匣子）分别固定于实验钢坯上，且二者相互连接能够实现数据传送。同时，确定钢坯在加热炉中不同部位处的温度测量点与加热炉二级控制模型中温度计算点对应位置(如下表1所示)；待钢坯进入加热炉至加热完毕出加热炉（加热时间T是190min），取出数据存储单元（黑匣子），并最终将温度探测数值信息传输至计算机。
②获取加热炉二级控制模型计算钢坯于表1对应部位处的模拟温度数值，并确定钢坯实际温度数值与模拟温度数值的偏差数值（如下表2所示）；
③分别绘制实际温度数值与加热时间T的变化关系曲线A、模拟温度数值与加热时间T的变化关系曲线B，并对二者进行比较分析；
④将实际温度数值与模拟温度数值的偏差数值作为调控依据对加热炉二级控制模型参数进行调控，最终实现曲线A、B的拟合。
表1钢坯实际温度测量点与模拟温度计算点对应关系
其中，Grid（M，N）表示加热炉二级控制模型中对应于实际温度测量中钢坯不同部位处的模拟坐标值。优选地，M=1或3或5；N=2或4或8或10。
表2实际测量温度与模拟计算温度偏差
其中，a：钢坯部位；b：实际温度测量点；c：模拟温度计算点；d：炉段；e：最大温差；d0：预热段；d1：一加热段；d2：二加热段；P0-P9：钢坯上表面、中心、下表面依据钢坯厚度作为选择基准选取温度测量点（可选择5个点）。
针对首钢迁钢公司1580mm热轧生产线3号加热炉内实验钢坯(M3A30钢坯，230×1250×10000mm)作业分析，根据实际温度数值与模拟温度数值的偏差数值对加热炉二级控制模型参数进行调控，包括：提高加热炉预热段、一加热段及二加热段炉膛上部辐射角系数，均热段辐射角系数由0.35提高至0.90，增加0.55；炉膛下部换热系数由原来0.95调高至1.60，增加0.65。最终实现提高加热炉中各段温度控制准确性，减少温度计算偏差。同时，钢坯上表面最大温度偏差由112℃降低至3℃；钢坯中心最大温度偏差由69℃降低至13℃；钢坯下表面最大温度偏差由70℃降低至10℃。
本发明实施例提供的一种步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法，首先通过测量加热炉内钢坯不同部位处实际温度数值，并绘制温度—时间关系曲线A；同时计算加热炉内钢坯不同部位处模拟温度数值，并绘制温度—时间关系曲线B；通过对比分析曲线A、曲线B，并以二者温度偏差数值作为调控基础，对加热炉二级控制模型参数进行调控，实现二者的拟合，最终确定加热炉二级控制模型调控参数。本发明实施例实现了加热炉二级控制模型系统的优化，提高了加热炉二级控制模型精度，减少了加热炉加热温度控制偏差，最终使得加热钢坯质量更好地满足了轧钢需求，提高了加热炉热效率，同时减少了污染气体的排放，具有很高的社会价值。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法，其特征在于，包括：
测量加热炉内钢坯不同部位处实际温度数值，并绘制温度—时间关系曲线A；
计算加热炉内钢坯不同部位处模拟温度数值，并绘制温度—时间关系曲线B；
通过对比分析曲线A、曲线B，对加热炉二级控制模型参数进行调控，实现二者的拟合。
2.根据权利要求1所述步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法，其特征在于：
所述测量加热炉内钢坯实际温度数值与所述计算加热炉内钢坯模拟温度数值所选取钢坯部位对应相同；
所述测量加热炉内钢坯实际温度数值与所述计算加热炉内钢坯模拟温度数值所选取钢坯加热时间T对应相同。
3.根据权利要求2所述步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法，其特征在于，所述绘制温度—时间关系曲线A包括：
选择加热炉内钢坯不同部位处温度测量点；
根据采集的温度数值及所述加热时间T，绘制温度—时间关系曲线A。
4.根据权利要求3所述步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法，其特征在于，所述绘制温度—时间关系曲线B包括：
选择与所述加热炉内钢坯不同部位处相对应的温度测量点；
通过加热炉二级控制模型计算模拟温度数值；
根据所述模拟温度数值及所述加热时间T，绘制温度—时间关系曲线B。
5.根据权利要求4所述步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法，其特征在于，所述曲线A、曲线B的拟合过程包括：
采集所述钢坯不同部位处温度测量点的温度数值；
将采集的所述温度数值与模拟温度数值对比分析；
根据二者间温度差值调整所述加热炉二级控制模型参数。
6.根据权利要求2-5任一项所述步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法，其特征在于：所述加热时间T是钢坯进入加热炉开始至加热完毕出加热炉所经历时间。
7.根据权利要求6所述步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法，其特征在于，所述加热炉二级控制模型参数包括：炉膛辐射系数、热量传递系数、炉段长度及炉温。
8.根据权利要求7所述步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法，其特征在于，所述钢坯不同部位包括：钢坯上表面、钢坯中心及钢坯下表面。
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