CN1033842A - 把炉中钢坯加热到轧制温度的方法 - Google Patents

Abstract

把多块扁钢坯加热到轧制温度的方法，使用带可 控能量供应源的加热炉。为适应进料口的钢坯的温 度变化，至少要确定一个相当于一组钢坯(W₁，… W₁₄)的一块当量大钢坯，并且能量供应根据当量大钢 坯到加热炉出口所要求的平均温度来调整。加热炉 具有各带有单独的能量供应源的至少两个区(1，2， 3)，对每区中的钢坯确定一块当量大钢坯(VIPL， VIPM，VIPE)。每区的能量供应根据该区及前面区 中的当量大钢坯到加热炉出口时的平均温度来调 整。

Description

本发明涉及加热炉的操作方法，特别是涉及用控制能量供应的方法在加热炉中把许多扁钢坯升温到轧制温度的方法。该方法特别适合于用于带钢热轧机。

在带钢轧机使用的加热炉、连续再加热炉或步进式炉底加热炉中一般有三个加热区，即装料区、中心区及端区。每个区都带有一个可控制的能量供应源。一个典型的加热炉的装料量可装约一米宽的扁钢坯38块，任何时候其中的14块在装料区，10块在中心区，而其余的在端区。按照已知的“先进先出”的原则，每隔3-5分钟，有一块新的扁钢坯装入装料区，並且有一块达到轧制温度的钢坯离开端区。

按照温度曲线或温度分布图将一块扁钢坯从它装入炉中的起始温度加热到轧制温度，要使得钢坯充分地热透，且钢坯的最外层没有被过热。也就是说，扁钢坯的芯部原则上也要被加热到和钢坯最外层所要求的一样的温度。但是，考虑到从钢坯外层到芯部所需要的热传导，允许並且也有必要使钢坯最外层的温度发生变化。钢坯外层的温度太低会导致由于冷却而造成的翘曲现象。但是另一方面为了阻止钢坯表面的氧化，钢坯的外层温度必须保持在一个严格的范围内。

一般，控制加热炉加热的方法是规定炉中每个区的气体所要求的温度水平，这个温度水平相应于每块钢坯所要求的温度曲线。在任何时候，往每个区域供入的能量取决于每个区所要求的温度水平。关于这种一般的方法的说明可参见美国专利US-A-4501552。

对于带钢热轧机和加热炉的连续稳定的运行而言，这个已知的方法很成功。在“出坯速度”扰动不大时，也就是钢坯被从炉中的端区拉出以送去轧制的频率扰动不大时，仍然可以用这个已知的方法来调节。但是当“出坯速度”的扰动变大时，例如由于轧制的中断，导致加热炉要在降低水平下运行一段更长的时间，情况就不一样了。

更重要的是由于扁钢坯的起始条件的变化而造成的干扰。现有技术不能成功地处理这种情况。特别是当连续的钢坯的起始温度彼此不同更要引起问题。

由于应用连续铸造扁钢坯的生产扩大，这个问题就更显得紧迫。从操作的经济性及节约能源来考虑，在连续铸造后尽可能快地用带钢热轧机来加工这些扁钢坯是很有利的。从操作的经济性来看，这种方法可省掉了连续铸造机与带钢热轧机之间的中间库存，並且缩短了从连续浇注开始到轧制结束之间的周转时间。从节能的角度来看，因为直接将热的钢坯装入到热轧机的加热炉中加热到所要求的轧制温度，因而减少了要求供入的能量。

但是，实际上，整个加热炉的装料並不仅仅采用直接装入的连续铸造出的钢坯，它既包括连续铸造出来的热的扁钢坯，还包括从库房里运来的冷到环境温度的扁钢坯。这些热钢坯的温度为400-600℃，这些热钢坯和温度为20℃左右的冷钢坯需要一起加热到1200～1260℃。

美国专利US-A-4338077公开了一种方法，试图解决这个问题。其温度图根据边界材料（热钢坯组或冷钢坯组中的第一件）的位置来控制。本发明则是基于完全不同的概念。

本发明的目的是提供一种方法，它能把加热炉中需要加热到轧制温度的全部钢坯加热到实际上可接受的轧制温度，而送入炉中的冷的或热的钢坯是以随机的方式安排的。

从多变量的控制系统的理论可知，对每块被变量控制的钢坯，例如对每块钢坯的局部温度而言，至少一个控制量必须是可变的。

按照该理论，由于能自由控制三个炉区，所以至多只可能准确地控制三块钢坯的温度。

按照本发明，方法的特征在于确定至少一个当量大钢坯，其相当于至少一组钢坯，且假设将它置于炉中，並且每个区域的能量供应是根据该块或几块当量大钢坯到加热炉出口所要求的平均温度来调节的。另外，利用本发明的热轧产品的质量能改善，因为钢坯是均匀加热透的。

对于具有至少两个区域的加热炉，每个区域设置有一个可单独控制的能量供应源，当量大钢坯最好是由每个区的扁钢坯来确定，每个区的能量供应是根据至少在该区的当量大钢坯到加热炉出口所要求的平均温度来调节的。

当在加热炉进口边区域的能量供应按照该区的当量大钢坯到加热炉出口所要求的平均温度来调整，並且在每个下一个区的能量供应按照在进口区和该下一个区域的每个当量大钢坯的到加热炉出口所要求的平均温度调整时，就可以得到最好的结果。用这种方法，可以稳定地控制加热炉的加热，並且可更早地考虑到加热炉装料改变而引起的预期的条件来调整。

每个区域的能量供应最好以至少一个当量大钢坯到加热炉出口的要求的温度分布来确定。这样可有效地防止出炉时钢坯的翘曲。

在一般加热炉中受影响的变量的数目和由此要求的控制值的量变得非常大。已知的加热炉的装料区及中心区的上下都有燃烧器，但是在端区只有上面有燃烧器。另外，在炉中的钢坯的头部和尾部，能量供应会有不同。当在任何时候在炉区中的总的能量供应由每个当量大钢坯确定出的能量供应来导出，即能很好地解决这个问题。

同时要求在炉区任何时候的能量供应按照至少一个当量大钢坯到加热炉出口所要求的温度来确定。

下面用非限制的实例及附图来说明本发明。

图1用流程图表示了适合于用本发明方法控制的一个炉子。

在图1中，扁钢坯在进口4处送入加热炉5的装料区1。加热炉5有三个区1、2、3。在加热炉5中，每块扁钢坯顺序通过装料区1，中心区2和端区3。钢坯在离开端区3的出口6处必须达到轧制温度。在正常的操作中，每个区域内都包含有一些扁钢坯。各个区域的能量供应是独立可调的。

图1示出了在装料区包含有一组14块扁钢坯W₁-W₄。按照本发明，装料区的14块扁钢坯组合成一块当量大钢坯VIPL。这块当量大钢坯仅仅是一个进行计算的数学概念，並且特别是涉及到钢坯的温度分布时，它代表这组钢坯中全部钢坯的合适的平均值。类似地，分别确定在中心区2和端区3中当量大钢坯VIPM和VIPE。假设所有当量大钢坯例如放在每个区域的中间位置。然后确定每块当量大钢坯在每个区域需要多少燃料输入才可以使这些当量大钢坯升到轧制所需的温度。这种计算可以用普通的方法进行。

对于装料区1的当量大钢坯VIPL而言，在装料区1，中心区2及端区3分别需要输入燃料为B^L _L，B^L _M和B^L _E。对于在中心区2的当量大钢坯VIPM而言，不再需要在装料区1输入燃料，而只需要在中心区2和端区3输入燃料，分别为B^M _M和B^M _E。而对于在端区3的当量大钢坯VIPE，只需要在端区3输入燃料，也就是B^E _E。

然后，把每个区域1、2、3所要求的燃料输入合理地结合起来，就可以确定每个区实际所要求的燃料输入。这样，确定在装料区1只需要燃料输入B^L _L，这仅仅是在装料区1的当量大钢坯VIPL所需要的燃料输入，但是对其它区，燃料输入要由更多的当量大钢坯，而不是只由处在该区的那块当量大钢坯来确定。

例如，在端区3的燃料输入要由所有的当量大钢坯VIPM，VIPE和VIPL来确定，这样在要求的燃料输入B^L _E，B^M _E和B^E _E中，B^E _E的影响，也就是端区3的当量大钢坯VIPE的影响最大。在这个实例中，B^L _E，B^M _E和B^E _E与最终计算出的输入到端区3的燃料输入分配比为20∶50∶100。

Claims (6)

1、在一个具有可控制的能量供应源的加热炉中把多块扁钢坯加热到轧制温度的方法，其特征在于：确定出至少一块相当于一组钢坯的当量大钢坯，並且能量供应按照该当量大钢坯到加热炉出口时要求的平均温度来调整。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于：加热炉具有至少两个区域，每个区设置有一个单独的可控能量供应源，当量大钢坯相当于每个区中相应组的钢坯，並且在每个区的能量供应根据至少这个区的当量大钢坯到加热炉出口时的平均温度来调整。

3、根据权利要求2的方法，其特征在于：在加热炉入炉区的能量供应按照该区的钢坯的出炉平均温度来调整，在每个后一区的能量供应按照在入炉区与该区之间所有区域的当量大钢坯到加热炉出口的平均温度来调整。

4、根据权利要求2或3的方法，其特征在于：在每个所述的区域中的能量供应也按照至少一块当量大钢坯到加热炉出口的平均温度来调整。

5、根据权利要求2-4任一项的方法，其特征在于：在炉中区域任何时候的能量供应根据每块当量大钢坯确定的能量供应来计算出来。

6、根据权利要求2-5任一项的方法，其特征在于：在炉区中任何时候的能量供应根据至少一块所述的当量大钢坯到加热炉出口所要求的温度分布来调整。