CN106269914A - 一种基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，所述的控制方法由粗轧出口的温度检测仪检测中间坯全长的温度分布，并反馈给L2系统，由L2系统判断所述板坯长度方向温度均匀性，并反馈给L1系统，L1系统根据L2系统的反馈信息，通过对烧嘴开启时间的控制，实现加热炉两侧供热能力的调整，改善板坯头尾温差，实现板坯温度均匀性调整，解决目前钢板轧线的温度控制由于没有对板坯长度方向温度均匀性的反馈，影响带钢性能的稳定性以及产品质量的问题。

Description

一种基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法

技术领域

本发明涉及热轧加热炉工艺，特别涉及热轧板坯加热生产控制技术领域，具体涉及一种基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法。

背景技术

钢坯加热是钢坯热轧过程中的一个重要环节，加热炉板坯加热质量对轧线生产的稳定性和质量控制有很大影响，随着钢铁产品的竞争不断加剧，为保证产品质量，对钢坯的加热过程要求也越来越高，不仅要保证钢坯的加热温度达到轧线轧制的需要，同时要保证板坯加热炉的均匀性，钢坯加热均匀性有利于下工序质量控制，进而提升热轧产品的质量。板坯出炉温度的均匀性受到测量技术的影响无法进行直接测量，这就使得粗轧RDT温度成为判断板坯加热温度均匀性的重要数据。目前，轧线温度反馈主要集中在粗轧温降研究以及加热炉加热速度控制上，对加热炉板坯加热温度均匀性未进行反馈。

板坯长度方向温度均匀性对于轧线轧制工艺的控制影响较大，主要表现在终轧温度和卷取温度的控制，板坯长度方向温度的波动影响到带钢终轧温度的卷取温度的均匀性，进而影响到带钢性能的稳定性，因此，如何保证加热炉板坯长度方向温度均匀性是控制带钢性能稳定性的源头。

一篇名称为《热轧过程加热炉综合优化控制系统设计及其控制方法》(CN1644257)的专利，是将加热炉和粗轧机组构成一个有机的闭环系统，将钢坯在粗轧机组一侧的轧制力以及温度等轧制生产信息反馈到加热炉一侧，利用炉温预设定补偿模块动态地修改炉温设定值，结合优化控制策略和控制算法对钢坯加热过程实现综合优化控制。反馈的内容主要是板坯的整体温度，同时对板坯出炉温度进行调整。这个专利技术对板坯长度方向的温度均匀性也无反馈。

粗轧温度反馈控制原理是：在粗轧机出口设置温度检测仪，检测中间坯温度情况，并将该检测值反馈给加热炉L2模型，加热炉L2模型根据粗轧反馈温度对加热温度进行调整，从而使后续中间坯温度均匀性控制在合理范围内。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，所述的板坯加热质量控制方法是一种基于粗轧温度均匀性反馈，对加热炉进行长度方向温度调整的方法，可以提高加热炉板坯加热长度方向温度均匀性，从而保证带钢性能的稳定性，提高板坯加热质量，用以解决目前钢板轧线的温度控制没有对板坯长度方向温度均匀性的反馈，从而影响带钢性能的稳定性以及产品质量的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，所述的控制方法由粗轧出口的温度检测仪检测中间坯全长的温度分布，并反馈给过程机控制系统，由过程机控制系统判断所述板坯长度方向温度均匀性，并反馈给基础自动化系统，基础自动化系统根据过程机控制系统的反馈信息，通过对烧嘴开启时间的控制，实现加热炉两侧供热能力的调整，改善板坯头尾温差，实现板坯温度均匀性调整；

所述的控制方法具体包括如下步骤：

(1)将加热炉由装料端到出料端分为若干个独立的供热区，每个供热区均由设置在加热炉侧墙上的烧嘴组成，各所述的烧嘴分设在轧机侧和板坯库侧，且轧机侧和板坯库侧的烧嘴对称设置；

(2)以中间坯温度均匀性来代表板坯长度方向温度均匀性，将中间坯按长度方向分为头部、中部和尾部，由温度检测仪测量粗轧出口中间坯头部、中部和尾部的温度，每个部分的温度平均值代表该部分温度情况；

(3)温度检测仪将测量的中间坯温度情况发送给过程机控制系统，所述的过程机控制系统将中间坯的头、中、尾三部分温度进行对比分析，根据中间坯头、中、尾三部分温度的温差，判断中间坯的温度均匀性，并反馈给基础自动化系统；

(4)所述的基础自动化系统根据中间坯的温度均匀性程度，通过调整加热炉供热区内烧嘴的开启时间，实现加热炉两侧供热能力的调整，改善板坯的头、尾温差；

(5)如果中间坯的头、尾温差在设定的温差范围内，则判定此时中间坯的温度均匀性良好，停止检测；否则，重新检测并调整中间坯温度。

根据本发明所述的基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，所述的步骤(3)中，判断中间坯的温度均匀性的方法为：

若中间坯的头-尾温差为≥30，则判定板坯头部温度较高，过程机控制系统反馈板坯均匀性代码1给基础自动化系统；

若中间坯的头-尾温差为10～30，则判定板坯头部温度偏高，过程机控制系统反馈板坯均匀性代码2给基础自动化系统；

若中间坯的头-尾温差为-10～10，中-头温差为-20～20，则判定板坯温度均匀性良好，过程机控制系统反馈板坯均匀性代码3给基础自动化系统；

若中间坯的头-尾温差为-10～10，中-头温差为≥20，则判定板坯中部温度偏高，过程机控制系统反馈板坯均匀性代码4给基础自动化系统；

若中间坯的头-尾温差为-10～10，中-头温差为≤-20，则判定板坯中部温度偏低，过程机控制系统反馈板坯均匀性代码5给基础自动化系统；

若中间坯的头-尾温差为≤-30，则判定板坯尾部温度较高，过程机控制系统反馈板坯均匀性代码6给基础自动化系统；

若中间坯的头-尾温差为-30～-10，则判定板坯尾部温度偏高，过程机控制系统反馈板坯均匀性代码7给基础自动化系统。

根据本发明所述的基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，所述的步骤(4)中，当中间坯的头-尾温差为≥30时，基础自动化系统调整加热炉供热区内烧嘴的开启时间的方法为：

将加热炉均热段板坯库侧烧嘴的开启时间增加10秒，轧机侧烧嘴的开启时间减少10秒，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间增加10秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，则将二加段轧机侧烧嘴的开启时间减少10秒。

根据本发明所述的基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，所述的步骤(4)中，当中间坯的头-尾温差为10～30时，基础自动化系统调整加热炉供热区内烧嘴的开启时间的方法为：

将加热炉均热段板坯库侧烧嘴的开启时间增加5秒，轧机侧烧嘴的开启时间减少5秒，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间增加15秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，则将二加段轧机侧烧嘴的开启时间减少5秒。

根据本发明所述的基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，所述的步骤(4)中，当中间坯的头-尾温差为-10～10时，基础自动化系统调整加热炉供热区内烧嘴的开启时间的方法为：

(1)若中间坯的头-尾温差位于-10～10度之间，且头中温差在-20～20度或头中温差≥20时，均热段烧嘴的开启时间不作调整，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间增加10秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，二加烧嘴不做调整。

(2)若中间坯的头-尾温差位于-10～10度之间，且头中温差≤-20时，均热段烧嘴的开启时间不作调整，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间减少10秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，二加烧嘴不做调整。

根据本发明所述的基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，所述的步骤(4)中，当中间坯的头-尾温差为≤-30时，基础自动化系统调整加热炉供热区内烧嘴的开启时间的方法为：

将加热炉均热段轧机侧烧嘴的开启时间增加10秒，板坯库侧烧嘴的开启时间减少10秒，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段轧机侧烧嘴的开启时间增加20秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间减少10秒。

根据本发明所述的基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，所述的步骤(4)中，当中间坯的头-尾温差为-10～-30时，基础自动化系统调整加热炉供热区内烧嘴的开启时间的方法为：

将加热炉均热段轧机侧烧嘴的开启时间增加5秒，板坯库侧烧嘴的开启时间减少5秒，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段轧机侧烧嘴的开启时间增加15秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间减少5秒。

本发明达到的有益效果：

本发明所述的板坯加热质量控制方法是一种基于粗轧板坯温度均匀性的反馈，对加热炉板坯进行长度方向温度均匀性调整的方法，该方法可以提高加热炉板坯加热长度方向温度均匀性，保证带钢性能的稳定性，提高板坯加热质量。解决目前钢板轧线的温度控制由于没有对板坯长度方向温度均匀性的反馈，影响带钢性能的稳定性以及产品质量的问题。

附图说明

图1是本发明对中间坯划分的示意图；

图2是本发明烧嘴的设置示意图；

图3～图8是本发明不同头尾温度偏差情况下对应的烧嘴燃烧时间控制示意图；

图9是本发明控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明的控制方法是一种基于粗轧温度均匀性反馈，对加热炉进行长度方向温度调整的方法，用以提高加热炉板坯加热长度方向温度均匀性，从而改善产品质量。

本发明的控制方法以中间坯温度均匀性来代表板坯长度方向温度均匀性，中间坯是连铸坯经粗轧机进行轧制后的出品，此出品作为坯料供精轧机进行精轧，所以称为中间板坯。本发明通过温度检测仪检测粗轧出口中间坯的温度，并由过程控制级系统L2分析后，将中间坯温度的均匀性情况反馈到加热炉基础自动化系统L1，加热炉L1系统根据中间坯温度反馈情况，对加热炉两侧供热区的烧嘴供热能力进行调整，达到提高板坯加热炉温度均匀性的目的。

(1)粗轧温度反馈

如图1所示，本实施例将中间坯全长11区温度分为3部分，即对应板坯的头部、中部、尾部，每个部分的平均值代表该部分温度情况。温度检测仪将检测的粗轧出口的中间坯头、中、尾三部分温度情况发送给L2系统，由L2系统将中间坯三部分温度进行检查，对头中尾的温度进行对比分析，并将板坯全长温度趋势反馈给L1系统，参与加热炉温度控制，调整板坯长度方向温度均匀性，具体对比方式见表1。

表1板坯头尾温度对比表

若中间坯的头-尾温差为≥30度，则判定板坯头部温度较高，L2系统反馈板坯均匀性代码1给L1系统；若中间坯的头-尾温差位于10～30度之间，则判定板坯头部温度偏高，L2系统反馈板坯均匀性代码2给L1系统；若中间坯的头-尾温差位于-10～10度之间，且中-头温差位于-20～20度之间，则判定板坯温度均匀性良好，L2系统反馈板坯均匀性代码3给L1系统；若中间坯的头-尾温差位于-10～10度之间，且中-头温差为≥20度，则判定板坯中部温度偏高，L2系统反馈板坯均匀性代码4给L1系统；若中间坯的头-尾温差位于-10～10度之间，中-头温差为≤-20度，则判定板坯中部温度偏低，L2系统反馈板坯均匀性代码5给L1系统；若中间坯的头-尾温差为≤-30度，则判定板坯尾部温度较高，L2系统反馈板坯均匀性代码6给L1系统；若中间坯的头-尾温差位于-30～-10度之间，则判定板坯尾部温度偏高，L2系统反馈板坯均匀性代码7给L1系统。

(2)烧嘴开启时间控制

如图2所示，本实施例的加热炉由装料端到出料端共分为20个独立的供热区，每个供热区由设置在加热炉侧墙上的双通道调焰烧嘴组成(左右两侧成对控制)，加热炉的上、下部各10对烧嘴，每只烧嘴前有独立的煤气和空气控制阀门，可实现20个供热区的单独控制，加热炉的20区烧嘴分为三部分设置，即一加段、二加段和均热段。图2中，带阴影的XA代表上部区域轧机侧烧嘴，带阴影的XB代表上部区域板坯库侧烧嘴，不带阴影的XA代表下部区域轧机侧烧嘴，不带阴影的XB代表下部区域板坯库侧烧嘴。

加热炉L1系统根据L2系统反馈的加热炉板坯温度均匀性代码，对烧嘴的热负荷通过烧嘴的开启时间来进行控制，通过对供热区内两侧烧嘴的开启时间进行控制即可实现加热炉两侧供热能力的调整，进行改善板坯头尾温差。

头尾温差与时间调节的对应关系如下：

如图3,当中间坯的头-尾温差为≥30时，将加热炉均热段板坯库侧烧嘴的开启时间增加10秒，轧机侧烧嘴的开启时间减少10秒，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间增加10秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，则将二加段轧机侧烧嘴的开启时间减少10秒。

如图4，当中间坯的头-尾温差为10～30时，将加热炉均热段板坯库侧烧嘴的开启时间增加5秒，轧机侧烧嘴的开启时间减少5秒，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间增加15秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，则将二加段轧机侧烧嘴的开启时间减少5秒。

如图5，当中间坯的头-尾温差为-10～10时，若头中温差在-20～20度或头中温差≥20，则均热段烧嘴的开启时间不作调整，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间增加10秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，二加轧机侧烧嘴也不做调整；

如图6，当中间坯的头-尾温差位于-10～10度之间，且头中温差≤-20时，均热段烧嘴的开启时间不作调整，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间减少10秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，二加轧机侧烧嘴也不做调整。

如图7，当中间坯的头-尾温差为≤-30时，L1系统将加热炉均热段轧机侧烧嘴的开启时间增加10秒，板坯库侧烧嘴的开启时间减少10秒，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段轧机侧烧嘴的开启时间增加20秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间减少10秒。

如图8，当中间坯的头-尾温差为-10～-30时，L1系统将加热炉均热段轧机侧烧嘴的开启时间增加5秒，板坯库侧烧嘴的开启时间减少5秒，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段轧机侧烧嘴的开启时间增加15秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间减少5秒。

如图9所示，本发明控制方法的具体过程如下：

步骤1，将加热炉由装料端到出料端分为若干个独立的供热区，每个供热区均由设置在加热炉侧墙上的烧嘴组成，各所述的烧嘴分设在轧机侧和板坯库侧，且轧机侧和板坯库侧的烧嘴对称设置；

步骤2，以中间坯温度均匀性来代表板坯长度方向温度均匀性，将中间坯按长度方向分为头部、中部和尾部，由温度检测仪测量粗轧出口中间坯头部、中部和尾部的温度，每个部分的温度平均值代表该部分温度情况；

步骤3，温度检测仪将测量的中间坯温度情况发送给L2系统，所述的L2系统将中间坯的头、中、尾三部分温度进行对比分析，根据中间坯头、中、尾三部分温度的温差，判断中间坯的温度均匀性，并反馈给L1系统；

步骤4，所述的L1系统根据中间坯的温度均匀性程度，通过调整加热炉供热区内烧嘴的开启时间，实现加热炉两侧供热能力的调整，改善板坯的头、尾温差；

步骤5，如果中间坯的头、尾温差在设定的温差范围内，则判定此时中间坯的温度均匀性良好，停止检测；否则，由温度检测仪按照步骤2重新测量粗轧出口中间坯的温度。

下面以宝钢2050产线3#炉为例，按照本发明的控制方法，对烧嘴开启时间的调整如下表所示:

表2根据板坯均匀度对烧嘴开启时间的调整

本发明所述的板坯加热质量控制方法是一种基于粗轧温度均匀性反馈，对加热炉进行长度方向温度调整的方法，可以提高加热炉板坯加热长度方向温度均匀性，保证带钢性能的稳定性，提高板坯加热质量。加热炉板坯加热均匀性主要包括板坯长度方向温度均匀性、厚度方向温度均匀性以及宽度方向温度均匀性，其中厚度方向和宽度方向温度均匀性的控制主要是通过加热炉段末温度以及通过埋偶试验进行控制和调整。在板坯长度方向温度均匀性的控制主要是通过烧嘴负荷调整来解决，本发明是对板坯长度方向温度均匀性的调整，解决目前钢板轧线的温度控制由于没有对板坯长度方向温度均匀性的反馈，影响带钢性能的稳定性以及产品质量的问题。

Claims (7)

1.一种基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，其特征在于：所述的控制方法由粗轧出口的温度检测仪检测中间坯全长的温度分布，并反馈给过程机控制系统，由过程机控制系统判断所述板坯长度方向温度均匀性，并反馈给基础自动化系统，基础自动化系统根据过程机控制系统的反馈信息，通过对烧嘴开启时间的控制，实现加热炉两侧供热能力的调整，改善板坯头尾温差，实现板坯温度均匀性调整；

所述的控制方法具体包括如下步骤：

(1)将加热炉由装料端到出料端分为若干个独立的供热区，每个供热区均由设置在加热炉侧墙上的烧嘴组成，各所述的烧嘴分设在轧机侧和板坯库侧，且轧机侧和板坯库侧的烧嘴对称设置；

(2)以中间坯温度均匀性来代表板坯长度方向温度均匀性，将中间坯按长度方向分为头部、中部和尾部，由温度检测仪测量粗轧出口中间坯头部、中部和尾部的温度，每个部分的温度平均值代表该部分温度情况；

(3)温度检测仪将测量的中间坯温度情况发送给过程机控制系统，所述的过程机控制系统将中间坯的头、中、尾三部分温度进行对比分析，根据中间坯头、中、尾三部分温度的温差，判断中间坯的温度均匀性，并反馈给基础自动化系统；

(4)所述的基础自动化系统根据中间坯的温度均匀性程度，通过调整加热炉供热区内烧嘴的开启时间，实现加热炉两侧供热能力的调整，改善板坯的头、尾温差；

(5)如果中间坯的头、尾温差在设定的温差范围内，则判定此时中间坯的温度均匀性良好，停止检测；否则，重新检测并调整中间坯温度。

2.根据权利要求1所述的基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，判断中间坯的温度均匀性的方法为：

若中间坯的头-尾温差为≥30，则判定板坯头部温度较高，过程机控制系统反馈板坯均匀性代码1给基础自动化系统；

若中间坯的头-尾温差为10～30，则判定板坯头部温度偏高，过程机控制系统反馈板坯均匀性代码2给基础自动化系统；

若中间坯的头-尾温差为-10～10，中-头温差为-20～20，则判定板坯温度均匀性良好，过程机控制系统反馈板坯均匀性代码3给基础自动化系统；

若中间坯的头-尾温差为-10～10，中-头温差为≥20，则判定板坯中部温度偏高，过程机控制系统反馈板坯均匀性代码4给基础自动化系统；

若中间坯的头-尾温差为-10～10，中-头温差为≤-20，则判定板坯中部温度偏低，过程机控制系统反馈板坯均匀性代码5给基础自动化系统；

若中间坯的头-尾温差为≤-30，则判定板坯尾部温度较高，过程机控制系统反馈板坯均匀性代码6给基础自动化系统；

若中间坯的头-尾温差为-30～-10，则判定板坯尾部温度偏高，过程机控制系统反馈板坯均匀性代码7给基础自动化系统。

3.根据权利要求2所述的基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，当中间坯的头-尾温差为≥30时，基础自动化系统调整加热炉供热区内烧嘴的开启时间的方法为：

将加热炉均热段板坯库侧烧嘴的开启时间增加10秒，轧机侧烧嘴的开启时间减少10秒，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间增加10秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，则将二加段轧机侧烧嘴的开启时间减少10秒。

4.根据权利要求2所述的基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，当中间坯的头-尾温差为10～30时，基础自动化系统调整加热炉供热区内烧嘴的开启时间的方法为：

将加热炉均热段板坯库侧烧嘴的开启时间增加5秒，轧机侧烧嘴的开启时间减少5秒，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间增加15秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，则将二加段轧机侧烧嘴的开启时间减少5秒。

5.根据权利要求2所述的基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，当中间坯的头-尾温差为-10～10时，基础自动化系统调整加热炉供热区内烧嘴的开启时间的方法为：

(1)若中间坯的头-尾温差位于-10～10度之间，且头中温差在-20～20度或头中温差≥20时，均热段烧嘴的开启时间不作调整，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间增加10秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，二加烧嘴不做调整。

(2)若中间坯的头-尾温差位于-10～10度之间，且头中温差≤-20时，均热段烧嘴的开启时间不作调整，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间减少10秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，二加烧嘴不做调整。

6.根据权利要求2所述的基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，当中间坯的头-尾温差为≤-30时，基础自动化系统调整加热炉供热区内烧嘴的开启时间的方法为：

将加热炉均热段轧机侧烧嘴的开启时间增加10秒，板坯库侧烧嘴的开启时间减少10秒，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段轧机侧烧嘴的开启时间增加20秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间减少10秒。

7.根据权利要求2所述的基于粗轧温度反馈的板坯加热质量控制方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，当中间坯的头-尾温差为-10～-30时，基础自动化系统调整加热炉供热区内烧嘴的开启时间的方法为：

将加热炉均热段轧机侧烧嘴的开启时间增加5秒，板坯库侧烧嘴的开启时间减少5秒，如果加热炉二加段烧嘴没有满负荷，则将二加段轧机侧烧嘴的开启时间增加15秒，如果加热炉二加段烧嘴满负荷，则将二加段板坯库侧烧嘴的开启时间减少5秒。