CN103882221A - 热轧加热炉模型中动态预测板坯最短在炉时间的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热轧加热炉模型中动态预测板坯最短在炉时间的方法。本发明包括步骤：（1）通过抽钢节奏计算剩余在炉时间；（2）按加热能力要求计算在炉时间；（3）按步进梁移动能力要求的剩余在炉时间；（4）计算总的剩余在炉时间；（5）现场操作人员可手动设定异常停机时间，通过编写代码，及时将异常停机时间记入剩余在炉时间内。本发明的方法不仅能快速、准确地计算出板坯的必要炉温、各段炉温以及炉温设定值，并且这种计算方法可以灵活的运用于停炉、待轧时动态计算板坯标准升温曲线。

Description

热轧加热炉模型中动态预测板坯最短在炉时间的方法

技术领域：

本发明涉及一种热轧加热炉模型中动态预测板坯最短在炉时间的方法，属于冶金技术领域。

背景技术：

有技术中，炉温设定时，采用了静态剩余在炉时间的方式进行板坯必要炉温的设定，即板坯必要炉温计算时，时间因素对温度的影响不是实时变化的，这种方案会出现以下问题：

1、这种方案只适用于钢种目标温度变化不大，连续运行的轧钢环境；对于轧制环境发生变化，出现换辊、炉内空位等导致的停炉、待轧情况时，该技术方案由于没有考虑到板坯在炉内的停留时间，必要炉温设定不能满足生产需要。

2、温度设定时，无法考虑到轧线的节奏状态。当轧线节奏变慢时，会延长板坯在炉时间。相应的这种变化无法在板坯在炉时间上反应出来，使板坯必要炉温无法满足现场需要。

3、这种设计方案对板坯在炉内的升温曲线有影响，对于段目标温度发生变化，需要对每个段进行控制时，段控制目标发生变化，而实际炉温设定由于板坯在炉时间变化发生变化，没有进行相应调整，因此其实施效果不理想。

4、这种技术方案对于不同钢种，在相同加热段需要不同的加热时间，使用固定时间时，对这些特殊情况不能加以区分，使得板坯存在过烧或者均热不足等缺点，因此其实施效果并不理想。

发明内容：

本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种热轧加热炉模型中动态预测板坯最短在炉时间的方法，不仅能快速、准确地计算出板坯的必要炉温、各段炉温以及炉温设定值，并且这种计算方法可以灵活的运用于停炉、待轧时动态计算板坯标准升温曲线，具有较大的使用价值。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

热轧加热炉模型中动态预测板坯最短在炉时间的方法，该方法包括如下步骤：

（1）通过抽钢节奏计算剩余在炉时间：

（2）按加热能力要求计算在炉时间；

（3）按步进梁移动能力要求的剩余在炉时间；

（4）计算总的剩余在炉时间；

（5）现场操作人员可手动设定异常停机时间，通过编写代码，及时将异常停机时间记入剩余在炉时间内。

所述的热轧加热炉模型中动态预测板坯最短在炉时间的方法，步骤（1）所述的通过抽钢节奏计算剩余在炉时间包括：创建抽钢数据表，包含时间、抽出温度、规格信息；对于第一块板坯按照预测的节奏直接计算；对第二块及以后的板坯，计算和读出本块钢抽出加热炉前6块板坯的抽出时间以及各相邻板坯的抽出时间间隔，获得5个节奏值；对板坯的节奏进行准确性判断，将取得的5个节奏值相比较，当波动范围在20秒以内时，认为节奏平稳，不需要对炉温设定进行处理，否则，直接对炉温进行调节，节奏稳定时，对五个节奏值进行差权平均，即定之为抽钢节奏，通过计算得出的节奏，对炉内不同位置的板坯的剩余在炉时间进行预测。

有益效果：

1、最短在炉时间的动态性。由于热轧加热炉本身的特殊性，加热过程周期长、加热效果检查周期长，加热情况会影响的板坯数量大，所以如何有效的控制板坯加热情况是加热炉温度控制的关键。通过动态计算在炉时间的控制方法，可以有效的检测出炉内情况的变化对时间的影响，如设备问题、煤气热值问题、钢种过渡变化问题等，并将这些问题，通过最短在炉时间的方法反应出来。最短在炉时间进而影响到板坯的必要炉温以及设定炉温，达到了与现场的紧密贴合，确保板坯加热的实时性。

2、最短在炉时间的最短性。热轧在生产过程中轧线会定期进行维护。而此时加热炉一般不会熄火和空炉，这样炉内板坯的温度就要进行适当的调整，以确保不会过烧等情况。此时温度的调整，就主要通过最短的在炉时间进行控制。停机时，最短在炉时间变长，在出炉目标温度确定的情况下，通过控制煤气流量的方式，达到控制各段处必要炉温的目的。

3、最短在炉时间的动态性和最短性，提高了板坯的加热精度和煤气的利用率。

最短在炉时间准确计算可以为板坯精确控制提供重要依据。根据计算的预测板坯最短在炉时间，可以根据钢种的加热制度动态的调整各个段的设定炉温，从而使得每个出段的板坯能够达到其所需的目标出段温度。同时，针对在最大加热能力情况下，在预测最短在炉时间内加热后，出段板坯温度仍不能达到其要求时，可以提前计算板坯停留时间，从而避免了加热质量的下降，为提高加热质量提供重要帮助。

最短在炉时间由于考虑到轧线轧制节奏的反馈，因而不会出现要钢却无法出钢，或者加热完成板坯堆积过多，需要保温，从而导致加热能耗的提升情况的出现。

附图说明：

图1：本发明中抽钢节奏计算方法的控制流程图。

具体实施方式：

本发明的提供的热轧加热炉模型中动态预测板坯最短在炉时间的方法包括以下步骤：

1）通过抽钢节奏计算剩余在炉时间：

抽钢节奏计算时，前6块板坯的计算方式通过直接差分的形式计算，用最后抽出板坯抽出处理时计算的抽出预定时刻计算下一块抽出板坯离抽出时剩余时间。

加热炉节奏具体实施方法如下：

首先：把本块板坯抽出时刻与上一块抽出时刻的差作为实际节奏。即：

   ：实际节奏 ， 

    ：当前抽出完了时刻 ，

    ：上一块抽出完了时刻，

通过前面6块板坯的计算，得出5个实际节奏，通过差分，得出实际平均节奏。

    其次：通过计算的实际平均节奏，预测下一块板坯的抽出预定时刻

，用最后抽出板坯抽出处理时计算的抽出预定时刻计算下一块抽出材离抽出时剩余时间。

              

   =  

    —     

 ，

               

     :   抽出剩余时间 ( sec )，

               

     :   抽出预定时刻，

               

    :   当前时刻，

   其次，考虑操作工修正节奏：

该延长计算执行方式是在操作工方式时执行，对抽出第二块以后的板坯，在前面计算的周期节奏基础上进行处理，通过画面输入修正值来修正现有的节奏。

                    =   

   +     

，

              

   :    预测节奏 ( sec )   ，

              

   :    轧线节奏 ( sec )，

                :    操作工输入修正量 ( sec )，

再次，按照此方法计算剩余在炉时间问题：对第一块抽出材：

                      

    =    

 / 3600，

              

   :  剩余抽出时间 ( sec )，

             

    :  下一块抽出材预测在炉时间 ( hr ) ，

          对第二块以后的板坯：

                      

   =  (

  +     

 

 ) / 3600，

                    :   第i 块板坯预测剩余在炉时间 ( hr )，

             

     :   第 k 块板坯PITCH，

              i         :   抽出顺序号，

是一个动态变化量，随着现场节奏值的变化，此数据在实时变化，同时嵌套计算的预测下一块板坯抽出预定时刻

也动态变化，使其更好符合生产要求。

       2)  按加热能力要求的在炉时间计算

为了将板坯加热到要求的抽出目标温度，板坯在炉内滞留时间必须大于最短在炉时间。最短在炉时间视板坯宽度，抽出目标温度进行确定，可以从表中检索，具体见附表三。

                    

  =

 -  

 ，

                

    : 在炉时间 ，

                

     :  当前时间 ，

                

     :  板坯装入时间，

                 i        :   抽出顺序号，

                    

   =        -    

，

                     :  由板坯加热能力要求的预测剩余在炉时间 ( hr ) ，

                

      :  最短在炉时间 ( hr ) ，

                      :  板坯实际在炉时间 ( hr )，

3)  按步进梁移动能力要求的剩余在炉时间（以步进式加热炉为例），该剩余在炉时间主要考虑各板坯从当前位置移动到出炉位置所需要的时间。

 

                      

   =   

，

               

       :   按步进梁移动能力要求的剩余在炉时间，

β       :  考虑炉内板坯分布和实际位置情况的偏差系数 ( 0.7～ 1 ) ，根据不同的环境设定的经验值。

               

      :   最短在炉时间，

                 L        :   有效炉长，

                 

       :   板坯当前坐标位置，

此处β系数可随着现场情况进行调整，具体的调整方法可根据现场测试的数据进行分析，主要包括步进梁移动距离、移动步数等。

4)  总的剩余在炉时间计算：

           将上述1), 2), 3) 计算结果中取其最大值作为总的剩余在炉时间，

                   

   =  max( 

 ,  

 , 

  )，

5) 现场出现换辊、轧机停等情况时，操作人员可手动设定异常停机时间

，通过编写代码，及时将停机时间记入剩余在炉时间内。

 = 

  +  

      :   异常停机时间

6) 根据动态的剩余在炉时间，计算板坯的必要炉温

 = f（

，

，…）

    :  抽出目标温度 ( ℃  )

应用实例：

梅钢热轧厂1422产线加热炉模型使用案例：

炉内板坯分布和实际位置情况的偏差系数β值按照经验选择1。

附表一：标准炉温设定表，通过检索此表，可以读取不同规格板坯对应的标准加热炉温

按照钢种类别成分的不同，将其分成5个类，此表显示的是其中的一部分。

 

附表二：温度调节方式 （主要针对较长时间的升降温进行的调整）

待轧时间	预热段	一加段	二加段	均热段	均热段开始升温时间
						30’~ 60’	熄火	降30~40℃	同均热段	原有炉温降10~20℃	开轧前15分钟升温
60’ ~ 2h	熄火	最小流量	同均热段	原有炉温降50~100℃	开轧前30~60分钟升温
						2h ~ 3h	熄火	最小流量	同均热段	原有炉温降100~200℃	开轧前60分钟~2小时升温
3h ~ 8h	熄火	最小流量	1000~1100℃	900~1050℃	开轧前2~3小时开始升温
						8h ~ 16h	熄火	熄火	900~1050℃	800~950℃	开轧前3~4小时开始升温
16h ~ 48h	熄火	熄火	熄5段，6段最小流量	700~800℃	开轧前6小时开始升温
						>48h	熄火	熄火	熄5段，6段点一半烧嘴	熄7段，8段点一半烧嘴	开轧前10小时以上开始升温

其中，预热段、一加段、二加段、均热段分别是指按照加热炉入口到出口对炉长方向进行的物理划分，其目的是为了更好的控制炉内板坯的加热方式。

附表三：各钢种最短在炉时间表

   正常的生产节奏下，以目标出炉温度和板坯宽度划分标准在炉时间

目标出炉温度	板坯宽度	在炉时间
				小于950mm	210min
	950~1050mm	220min
				1050~1150mm	230min
	1150~1250mm	240min
				大于1250mm	250min

Claims (2)

1.一种热轧加热炉模型中动态预测板坯最短在炉时间的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

（1）通过抽钢节奏计算剩余在炉时间：

（2）按加热能力要求计算在炉时间；

（3）按步进梁移动能力要求的剩余在炉时间；

（4）计算总的剩余在炉时间；

（5）现场操作人员可手动设定异常停机时间，通过编写代码，及时将异常停机时间记入剩余在炉时间内。

2.根据权利要求1所述的热轧加热炉模型中动态预测板坯最短在炉时间的方法，其特征是：步骤（1）所述的通过抽钢节奏计算剩余在炉时间包括：创建抽钢数据表，包含时间、抽出温度、规格信息；对于第一块板坯按照预测的节奏直接计算；对第二块及以后的板坯，计算和读出本块钢抽出加热炉前6块板坯的抽出时间以及各相邻板坯的抽出时间间隔，获得5个节奏值；对板坯的节奏进行准确性判断，将取得的5个节奏值相比较，当波动范围在20秒以内时，认为节奏平稳，不需要对炉温设定进行处理，否则，直接对炉温进行调节，节奏稳定时，对五个节奏值进行差权平均，即定之为抽钢节奏，通过计算得出的节奏，对炉内不同位置的板坯的剩余在炉时间进行预测。

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