CN110184445A - 一种加热炉试验装置的试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加热炉试验装置的试验方法，属于加热炉技术领域。本发明包括以下步骤：一、将钢坯运送至炉膛内的托架上；二、在钢坯内部进行打孔，并将钢坯热电偶固定在测量孔内；三、将热电偶引出线连接至信号采集模块；四、打开鼓风机；五、打开空气加热I段、空气加热II段、空气加热III段和空气加热IV段的电源及温控器，依次完成炉体预热模拟、预热段模拟、一加热段模拟、二加热段模拟、以及均热段模拟各工况。本发明的目的在于克服现有钢坯加热制度研究测试的时间不确定、测量结果准确度不高的等的不足，不仅能够解决对钢坯加热制度的研究，还能够提高测量准确度，掌控试验时间。

Description

一种加热炉试验装置的试验方法
技术领域
本发明涉及加热炉技术领域，更具体地说，涉及一种加热炉试验装置的试验方法。
背景技术
在钢铁冶金行业的热轧工序中，为了保证轧制的要求，钢坯需要在加热炉内完成二次加热过程，其加热目标温度一般为1200℃左右，断面温差低于30℃。加热炉的加热制度决定了钢坯的出炉温度和断面温差，而温度制度是由炉膛温度分布和加热时间共同决定的。因此，加热制度对钢坯温度场影响规律的研究，一直是人们关注的焦点。现有的研究主要是从CFD模拟和黑匣子测试两方面着手完成的。
CFD模拟：利用CFD软件，对加热炉物理模型进行适当假设，建立几何建模，并对其进行网格划分，设置相应的边界条件，完成加热炉炉膛温度场、速度场，以及钢坯的温度场模拟任务。通过设置不同的边界条件，寻找优化的加热制度，实现钢坯的高效加热。这种理论研究本身存在着非常大的不确定性，而这种不确定性会引起较大的误差。首先，由于加热炉炉膛结构的复杂性，在几何建模时，需要做出各种假设，否则无法有效建立几何模型；其次，网格划分的质量也严重影响模型计算的精度。因此，通过CFD模拟的方法，获得的优化加热制度，在实际应用时，还需用黑匣子进行测试后，对其进行修正。
黑匣子测试：为了研究钢坯在整个加热过程中温度场的变化规律，黑匣子测试是非常重要的手段。即在钢坯上打出不同深度的孔，布置热电偶，把黑匣子(一种带水冷的温度检测装置)固定在试验钢坯上，并按正常生产计划，与其他钢坯一起装炉。在其加热过程中，完成该试验钢坯的炉气温度，各测点温度的检测，最终出炉。该试验方法虽然可以获得钢坯加热过程的炉气温度和钢坯的温度场。但是黑匣子测试一方面受到严重的生产计划的时间制约，另一方面受到高昂的测试费用制约的影响，而无法及时和有效的开展。
因此，以上两种方式的核心是黑匣子测试，而黑匣子测试的时间和成本限制是无法克服的。所以亟需提出全新的、低成本的钢坯加热制度研究的试验装备。目前国内外均已开展了该项研究，已有成果展现如下。
经检索，关于钢坯加热制度的研究已有大量专利公开，如法孚斯坦因冶金技术(上海)有限公司申请的专利-一种用于热轧的步进式加热炉，其专利申请号为2018207344333，该专利方案主要在传统的加热炉测温控制方面做出了优化改进，即增设了上排烧嘴加热控装置和下排烧嘴加热控装置，分别布置与炉膛内顶部和炉膛内底部用来解决因侧面烧嘴测温不准，造成烧嘴下部过烧或少烧，使加热炉内被加热产品的上下表面受热不均的问题。
又如，常州市龙特耐磨球有限公司申请的专利-一种环形加热炉双温双控装置，其专利申请号为2018212194035，该专利方案为了解决测温器件长时间处于高温环境而导致的老化，进而引起温度失真等问题，在现有的环形加热炉上增设了第一热电偶、第二热电偶、第一温度监测装置以及第二温度监测装置，增加了测温的可靠性，保证了加热炉控制的精度和准确性。
又如，鞍钢股份有限公司申请的专利-一种热轧加热炉动态炉温控制方法，其专利申请号为2017105693626，该方法包括周期计算炉内钢坯实时温度、预测炉内钢坯剩余时间等，并可对不同钢种做炉温动态调整，确定最优炉温设定值，实现加热炉的优化运行。
再如，中国石油天然气股份有限公司申请的专利一种加热炉热效率动态运行计算方法，其专利申请号为2018109081765，该方法包括确定加热炉温升与效率关系，确定加热炉排烟温度与效率关系，确定加热炉负荷率与效率关系，建立加热炉热效率控制版图等，实现了在线直观反映加热炉的运行状态，指导加热炉优化运行。
综上所述，前两个专利方案主要是为了满足生产需求，对加热炉进行的局部优化和改进，后两个专利方案主要是从加热炉运行的角度，实现其优化运行。总的来说，均属于生产装备的改进，而不属于理想的试验装备。对钢坯加热制度的优化、钢坯传热机理的研究和新钢种钢坯加热制度的制定，如果都通过用于生产的加热炉来完成的话，是需要付出大量时间和高昂成本才能实现的。因此，如何设计一个与现场工况一致的加热炉试验装置和试验方法，是亟待解决的技术问题。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明目的在于克服现有钢坯加热制度研究测试的时间不确定、测量结果准确度不高的等的不足，提出了一种加热炉试验装置的试验方法，不仅能够解决对钢坯加热制度的研究，还能够提高测量准确度，掌控试验时间。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种加热炉试验装置的试验方法，包括以下步骤：
步骤一：将钢坯运送至加热炉炉膛内部的托架上；
步骤二：在钢坯内部的不同深度上进行打孔，并将钢坯热电偶固定在相应的温度测量孔内；再将钢坯热电偶通过热电偶引出线引出至加热炉外，并封闭加热炉炉膛；
步骤三：将热电偶引出线连接至信号采集模块，并接入计算机，完成钢坯温度场和炉气温度数据的实时采集、显示、保存和分析；
步骤四：打开鼓风机，实时检测第一热电偶的测量值，并与鼓风机的限温进行比较，实时分程控制回风电动阀开度、新风电动阀开度和排气电动阀的开度；
步骤五：同时打开空气加热I段、空气加热II段、空气加热III段和空气加热IV段的三相交流电源及温控器，根据各加热段温度曲线的设定，依次完成炉体预热模拟、预热段模拟、一加热段模拟、二加热段模拟、以及均热段模拟各工况，实现钢坯的全流程模拟加热。
作为本发明更进一步的改进，还包括步骤六：打开排风机，实时检测排风机进口端第二热电偶的测量值，并与排风机的限温和排气温度的限温比较，实时控制冷却水电动阀对排气管道内的排气进行循环冷却。
作为本发明更进一步的改进，步骤五中的炉体预热模拟是指在[0，t1]时间段内，空气加热I段、空气加热II段、空气加热III段和空气加热IV段经各自温控器的预热温度设定曲线，将循环空气由初始温度T0升温至T1；
预热段模拟是指在[t1，t2]时间段内，空气加热I段、空气加热II段、空气加热III段和空气加热IV段经各自温控器的预热段温度设定曲线，将循环空气温度继续由T1升温至T2；
一加热段模拟是指在[t2，t3]时间段内，循环空气先通过空气加热I段的恒温加热后，再通过空气加热II段、空气加热III段和空气加热IV段经各自温控器的一加热段温度设定曲线，将循环空气温度继续由T2升温至T3；
二加热段模拟是指在[t3，t4]时间段内，循环空气先经空气加热I段恒温加热，再经空气加热II段恒温加热，最后经空气加热III段和空气加热IV段经各自温控器的二加热段温度设定曲线，将循环空气温度继续由T3升温至T4；
均热段模拟是指在[t4，t5]时间段内，循环空气先经空气加热I段恒温加热，再经空气加热II段恒温加热，然后经空气加热III段恒温加热，最后经空气加热IV段经其温控器的均热段温度设定曲线，将循环空气温度由T4缓慢上升并缓慢下降至T5。
作为本发明更进一步的改进，在钢坯内部开设有三类温度测量孔，从钢坯的上表面向下依次为上表面温度测点、中心温度测点和下表面温度测点，分别用于检测钢坯上表面温度、中心温度和下表面温度。
作为本发明更进一步的改进，上述试验方法所采用的试验装置包括炉膛，炉膛内设有用于承托钢坯的托架，循环空气通过分段式温度控制单元进入炉膛，其中分段式温度控制单元包括多个分别设定有不同加热曲线的加热段，循环空气依次通过上述加热段进入炉膛后实现对钢坯的加热；炉膛出口设有热空气出口管道，循环空气经热空气出口管道分为两路，一路循环空气通过排气管道直接排出，另一路循环空气与新风管道来的新风相混合后进入循环空气管道，混合后的循环空气再次经过分段式温度控制单元进入炉膛，实现对钢坯的持续加热。
作为本发明更进一步的改进，分段式温度控制单元包括沿靠近炉膛方向依次布置的空气加热I段、空气加热II段、空气加热III段和空气加热IV段，且空气加热I段、空气加热II段、空气加热III段和空气加热IV段的末端分别设置有第三热电偶、第四热电偶、第五热电偶和第六热电偶。
作为本发明更进一步的改进，分段式温度控制单元还包括三相交流电源，三相交流电源通过三相交流接触器与各加热段内的电阻丝相连，实现各加热段电阻丝分别对空气加热I段、空气加热II段、空气加热III段和空气加热IV段加热。
作为本发明更进一步的改进，炉膛内部采用耐火材料砌筑，并在炉膛内部设置导流板，以导流板为分界线，将炉膛内部划分为加热区域和排气区域。
作为本发明更进一步的改进，加热区域采用托架支撑钢坯，并利用冷却水对托架进行循环冷却。
作为本发明更进一步的改进，新风管道上设有新风电动阀，排气管道上设有排气电动阀，新风电动阀的开度与排气电动阀的开度相同，且新风电动阀的开度与回风电动阀的开度之和为100％。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种加热炉试验装置的试验方法，通过在炉膛外部设置分段式温度控制单元对循环空气进行分段加热的方式，完全实现了钢坯在加热炉内的全流程加热模拟，并完成了整个流程中的钢坯温度场数据和炉气温度数据的采集，有利于深入研究钢坯加热制度优化，不同钢种的钢坯传热机理以及完成新钢种钢坯加热制度的制定。
(2)本发明的一种加热炉试验装置的试验方法，与传统的钢坯黑匣子测试相比，节省时间。传统的钢坯黑匣子测试由于受加热炉生产计划的影响，需要根据生产计划制定相应的测试计划，属于被动式测试。而本试验方法则属于主动式测试，只需试验设备运行良好，即可完成测试，可节省大量时间。
(3)本发明的一种加热炉试验装置的试验方法，能够提高测试准确度。传统的黑匣子测试采用的是钢坯在加热炉内连续运动，经历炉膛内连续变化的温度场，完成钢坯的加热过程，并利用数据采集系统，实现加热过程数据的采集与保存。但钢坯在炉内不断运动的过程中会引起震动，而这种震动很可能会引起钢坯热电偶脱落，从而影响热电偶测量数据准确性。而本试验方法采用的是钢坯位置固定，炉气温度连续变化的方式，避免发生由于钢坯震动而引起的热电偶脱落的情况，提高了测试的准确性。
(4)本发明的一种加热炉试验装置的试验方法，测试对象广泛。传统的黑匣子测试由于受钢坯尺寸和炉门大小的限制，黑匣子无法固定在小尺寸钢坯上(一般小尺度钢坯的加热炉炉门也较小，黑匣子测试装置也无法正常装炉和出炉)。因此黑匣子测试装置往往只能应用在大尺寸钢坯(如板材加热炉)的加热过程中，而对线材加热炉、棒材加热炉等均无法开展。而本试验方法是将测试装置置于炉外，完全不受上述条件影响，因此对大尺寸钢坯和小尺寸钢坯均能适用。
(5)本发明的一种加热炉试验装置的试验方法，模拟对象广泛，采用本试验方法可通过对各循环空气加热段的不同组合，以及不同温度曲线的设定，实现对三段炉、四段炉等不同炉型的加热模拟。
附图说明
图1为本发明的一种加热炉试验装置的结构示意图；
图2为本发明中循环空气各加热段的温度控制流程示意图；
图3为本发明中循环空气各加热段温控器的加热曲线设定示意图；
图4为本发明中钢坯的上表面、中心、下表面打孔深度示意图；
图5为本发明中鼓风机保护的分程控制流程示意图；
图6为本发明中排风机保护及排气温度的控制流程示意图。
示意图中的标号说明：
100、炉膛；110、热空气出口管道；120、导流板；130、托架；
200、钢坯；201、钢坯热电偶；210、上表面温度测点；220、中心温度测点；230、下表面温度测点；
300、新风管道；310、新风电动阀；
400、排气管道；410、排气电动阀；420、第二热电偶；430、排风机；440、烟囱；450、排风冷却装置；451、冷却水电动阀；
500、循环空气管道；510、第一热电偶；520、鼓风机；530、回风电动阀；
610、空气加热I段；611、第三热电偶；620、空气加热II段；621、第四热电偶；630、空气加热III段；631、第五热电偶；640、空气加热IV段；641、第六热电偶；650、温控器；660、三相交流电源；670、三相交流接触器；
710、热电偶引出线；720、信号采集模块；730、计算机。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
结合图1-图6，本实施例的一种加热炉试验装置的试验方法包括以下步骤：
步骤一：使用叉车或吊装等机械设备，将钢坯200运送至加热炉炉膛100内部的托架130上；
步骤二：在钢坯200内部的不同深度上进行打孔，并将钢坯热电偶201固定在相应的温度测量孔内，再将钢坯热电偶201通过穿磁珠的热电偶引出线710引出至加热炉外，并封闭加热炉炉膛100。具体地，如图4所示，钢坯200内部开设有三类温度测点，从钢坯200的上表面向下依次为上表面温度测点210、中心温度测220和下表面温度测点230，分别用于检测钢坯200上表面温度、中心温度和下表面温度。钢坯200的厚度为a，其中上表面温度测点210距离钢坯200的上表面距离为c，具体地，本实施例中c为25mm；中心温度测220距离钢坯200的上表面距离为a/2，下表面温度测点230距离钢坯200的上表面距离为b，具体地，本实施例中b为(a-25)mm。通过对钢坯200内部不同深度测量点的温度测量，实现了对钢坯200的温度全面把控，且测量结果更加准确。钢坯热电偶201焊接在温度测量孔内并通过耐火材料进行填充加固，焊接更加牢固、不易掉落，且不会影响钢坯200的加热过程。
步骤三：将热电偶引出线710连接至信号采集模块720，并接入计算机730，将采集到的钢坯200的上表面温度、中心温度和下表面温度的实测值传输到信号采集模块720后再反馈到计算机730进行处理，通过计算机730采集软件，完成钢坯200温度场和炉气温度数据的实时采集、显示、保存和分析。
步骤四：打开鼓风机520，实时检测第一热电偶510的测量值，并与鼓风机520的限温进行比较，通过PID控制器，实时分程控制回风电动阀530开度，新风电动阀310开度和排气电动阀410的开度。
步骤五：同时打开空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640的电源660及温控器650，根据各加热段温度曲线的设定，依次完成炉体预热模拟、预热段模拟、一加热段模拟、二加热段模拟、以及均热段模拟各工况，实现钢坯200的全流程模拟加热。
步骤六：打开排风机430，实时检测排风机430保护及排气温度的第二热电偶420测量值，并与排风机430的限温和排气温度限温比较，通过PID控制器，实时控制冷却水电动阀451对排气管道400内的排气进行循环冷却。
如图1所示，本实施的一种加热炉试验装置的试验方法中所采用的加热炉试验装置包括炉膛100，炉膛100内设有用于承托钢坯200的托架130，钢坯200在炉膛100内的测试位置固定，通过炉膛100内循环空气温度的连续不同变化来完成对钢坯200加热过程，避免出现钢坯200在以往的黑匣子测试中发生的由于钢坯200连续运动而导致的热电偶焊点脱落等现象，提高了测试的准确度。如图1所示，本实施例中循环空气通过分段式温度控制单元进入炉膛100，其中分段式温度控制单元包括多个分别设定有不同加热曲线的加热段，循环空气依次通过上述加热段进入炉膛100后实现对钢坯200的加热，可以对循环空气进行分段式加热，实现对钢坯200加热全过程的模拟，且对各加热段的不同组合，以及不同温度曲线的设定，能够实现三段炉、四段炉等不同型号加热炉的加热模拟，模拟对象广泛。本实施例中炉膛100出口设有热空气出口管道110，循环空气经热空气出口管道110分为两路，一路循环空气通过排气管道400直接排出，另一路循环空气与新风管道300来的新风相混合后进入循环空气管道500，混合后的循环空气再次经过分段式温度控制单元进入炉膛100，实现了循环空气的循环利用，进而实现对钢坯200的持续加热，完成对钢坯200的全流程加热模拟。
如图1所示，本实施例中分段式温度控制单元包括沿靠近炉膛100方向依次布置的空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640，即如图1中所示方位，沿循环空气管道500从左到右依次分布有空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640，且空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640的末端分别设置有第三热电偶611、第四热电偶621、第五热电偶631和第六热电偶641，用于检测每段加热段出口位置的循环空气的温度，方便实现分段温度模拟，保证被加热的循环空气出口温度达到要求。本实施例中分段式温度控制单元还包括三相交流电源660，三相交流电源660通过三相交流接触器670与各加热段内的电阻丝相连，并通过电阻丝分别给空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640加热。如图1所示，本实施例中空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640上均设有温控器650，温控器650用于控制各加热段加热电源的通断，其控温方式如图2所述过程，通过第三热电偶611、第四热电偶621、第五热电偶631和第六热电偶641反馈的温度，通过温控器650实时控制三相交流接触器670的通断，实现上述加热过程，保证被加热的循环空气在每段加热段的出口处温度均达到要求，方便实现分段温度控制。本实施例的步骤五中空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640的加热曲线如图3中所示，具体操作如下：
1、炉体预热模拟阶段：在[0，t1]时间段内，空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640经各自温控器650的预热温度设定曲线，将循环空气温度由初始温度T0升温至T1，通入炉膛100内对钢坯200进行加热，完成空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630、空气加热IV段640和炉膛100内对钢坯200的预热，即实现图3-a、3-b、3-c、3-d中①所述过程。
2、预热段模拟阶段：在[t1，t2]时间段内，空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640经各自温控器650的预热段温度设定曲线，将循环空气温度继续由T1升温至T2，通入炉膛100内对钢坯200进行加热，实现预热段炉膛100内循环空气的温度模拟，完成钢坯200的预热段加热过程模拟，即实现图3-a、3-b、3-c、3-d中②所述过程。
3、一加热段模拟阶段：在[t2，t3]时间段内，循环空气先通过空气加热I段610的恒温(T2)加热后，再通过空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640经各自温控器650的一加热段温度设定曲线，将循环空气温度继续由T2升温至T3，实现一加热段炉膛100内循环空气的温度模拟，完成钢坯200的一加热段加热过程模拟，即实现图3-a、3-b、3-c、3-d中③所述过程。
4、二加热段模拟阶段：在[t3，t4]时间段内，循环空气先经空气加热I段610恒温(T2)加热，再经空气加热II段620恒温加热(T3)加热，最后经空气加热III段630和空气加热IV段640经各自温控器650的二加热段温度设定曲线，将循环空气温度继续由T3升温至T4，实现二加热段炉膛100内循环空气的温度模拟，完成钢坯200二加热段加热过程模拟，即实现图3-a、3-b、3-c、3-d中④所述过程。
5、均热段模拟阶段：在[t4，t5]时间段内，循环空气先经空气加热I段610恒温(T2)加热，再经空气加热II段620恒温加热(T3)加热，然后经空气加热III段630恒温加热(T4)加热，最后经空气加热IV段640经其温控器650的均热段温度设定曲线，将循环空气温度由T4先缓慢上升然后缓慢下降至T5，T5略低于T4，实现均热段炉膛100内循环空气的温度模拟，完成钢坯200的均热段加热过程模拟，即实现图3-a、3-b、3-c、3-d中⑤所述过程。本实施例中各加热段的温度和加热时间设置可根据实际试验需求确定。
根据上述各加热段温度曲线的设定，依次完成炉体预热模拟、预热段模拟、一加热段模拟、二加热段模拟、以及均热段模拟各工况，实现钢坯200的全流程模拟加热。上述过程可根据具体的加热炉型号进行更改，方便适用于各种型号的加热炉内钢坯200模拟实验。
实施例2
本实施例的一种加热炉试验装置的试验方法中的加热炉试验装置，其结构与实施例1基本相同，更进一步的，本实施例中炉膛100内部采用耐火材料砌筑，具体地，本实施例中为增加辐射效果，在炉膛100内涂抹黑体材料，并在炉膛100内部设置导流板120，以导流板120为分界线，将炉膛100内部划分为加热区域和排气区域。如图1所示，通过导流板120的设置，可实现热气流均匀通过炉内钢坯200的上下表面，并对其加热，符合生产的实际工况。其中加热区域采用托架130支撑钢坯200，并利用冷却水对托架130进行循环冷却，保证了托架130的支撑稳定性，进而提高了钢坯200的稳定性，有利于提高测量结果的稳定性。
本实施例中新风管道300上设有新风电动阀310，新风管道300的进口设有新风格栅，对通入的空气进行过滤，且新风管道300与循环空气管道500之间通过法兰连接，更加牢固，密封性能良好，且便于拆卸；排气管道400上设有排气电动阀410，空气电动阀310的开度与排气电动阀410的开度相同，循环空气管道500上设有回风电动阀530，此时回风电动阀530的开度与新风电动阀310的开度之和为100％，即新风管道300补充来的新风正好与排出的热空气体积相同，保证了循环空气的容量不变，充分保证了加热钢坯200的所需的循环空气用量。
本实施例中循环空气管道500上设有鼓风机520，鼓风机520的前端设有第一热电偶510，且循环空气管道500上还设有回风电动阀530，实时分程控制回风电动阀530、新风电动阀310、排气电动阀410，具体地分程控制流程算法如图5所示，通过第一热电偶510实时检测鼓风机520的前端的循环空气温度是否符合规定，如果鼓风机520的前端的循环空气温度低于鼓风机520的限温，则继续监测即可；如果鼓风机520的前端的循环空气温度高于鼓风机520的限温，则分程控制回风电动阀530、新风电动阀310、排气电动阀410的开度，直至鼓风机520的前端的循环空气温度低于鼓风机520的限温，不仅保护鼓风机520的前端温度不超限，提高了鼓风机520的使用寿命，且能够充分利用使用后的热空气中的热量，实现节能。
本实施例中排气管道400上设有排风冷却装置450，排风冷却装置450上设有冷却水电动阀451，且排风冷却装置450出口端设有第二热电偶420，第二热电偶420后端设有排风机430，第二热电偶420用于检测排风冷却装置450出口端的排风温度并控制冷却水电动阀451的开度。其中排风冷却装置450上设有冷却水进口管道和冷却水出口管道，冷却水电动阀451设在冷却水进口管道上，通过冷却水的循环冷却对排气管道400内的排气温度进行降温处理。具体的排风机430保护及排气温度的控制流程如图6所示，第二热电偶420检测排气温度是否达到排烟限温要求，如果排气温度低于限温，直接排放即可，如果排气温度高于限温，则开启排风冷却装置450上的冷却水电动阀451对排气管道400内的排气温度进行降温处理，直到排气温度低于限温，关闭冷却水，直接排出至烟囱440，保证排风机430温度不超限以及排气温度达标。
空气加热I段610，空气加热II段620，空气加热III段630和空气加热IV段640的温控点安装在每个加热段的末端，此处的温控点即用于安装第三热电偶611、第四热电偶621、第五热电偶631和第六热电偶641的温度测点。为了保证各个加热段末端的被加热循环空气的出口温度达到要求，其控温方式如图2所述过程，通过第三热电偶611(第四热电偶621、第五热电偶631和第六热电偶641)实时检测空气加热I段610(空气加热II段620，空气加热III段630和空气加热IV段640)末端的循环空气是否达到设定值，如果第三热电偶611(第四热电偶621、第五热电偶631和第六热电偶641)的实测值达到设定值，控制温控器650断开三相交流电源660，炉内电阻丝断电，停止加热；如果第三热电偶611(第四热电偶621、第五热电偶631和第六热电偶641)的实测值未达到设定值，控制温控器650接通三相交流电源660，炉内电阻丝通电，开始加热。
上述文中的第三热电偶611(第四热电偶621、第五热电偶631和第六热电偶641)分别对应图2中的热电偶3(4、5、6)，第一热电偶510对应图5热电偶1，第二热电偶420对应图6中的热电偶2。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种加热炉试验装置的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将钢坯(200)运送至加热炉炉膛(100)内部的托架(130)上；
步骤二：在钢坯(200)内部的不同深度上进行打孔，并将钢坯热电偶(201)固定在相应的温度测量孔内；再将钢坯热电偶(201)通过热电偶引出线(710)引出至加热炉外，并封闭加热炉炉膛(100)；
步骤三：将热电偶引出线(710)连接至信号采集模块(720)，并接入计算机(730)，完成钢坯(200)温度场和炉气温度数据的实时采集、显示、保存和分析；
步骤四：打开鼓风机(520)，实时检测第一热电偶(510)的测量值，并与鼓风机(520)的限温进行比较，实时分程控制回风电动阀(530)开度、新风电动阀(310)开度和排气电动阀(410)的开度；
步骤五：同时打开空气加热I段(610)、空气加热II段(620)、空气加热III段(630)和空气加热IV段(640)的三相交流电源(660)及温控器(650)，根据各加热段温度曲线的设定，依次完成炉体预热模拟、预热段模拟、一加热段模拟、二加热段模拟、以及均热段模拟各工况，实现钢坯(200)的全流程模拟加热。
2.根据权利要求1所述的一种加热炉试验装置的试验方法，其特征在于：还包括步骤六：打开排风机(430)，实时检测排风机(430)进口端第二热电偶(420)的测量值，并与排风机(430)的限温和排气温度的限温比较，实时控制冷却水电动阀(451)对排气管道(400)内的排气进行循环冷却。
3.根据权利要求1所述的一种加热炉试验装置的试验方法，其特征在于：步骤五中的炉体预热模拟是指在[0，t1]时间段内，空气加热I段(610)、空气加热II段(620)、空气加热III段(630)和空气加热IV段(640)经各自温控器(650)的温度设定曲线，将循环空气由初始温度T0升温至T1；
预热段模拟是指在[t1，t2]时间段内，空气加热I段(610)、空气加热II段(620)、空气加热III段(630)和空气加热IV段(640)经各自温控器(650)的温度设定曲线，将循环空气温度继续由T1升温至T2；
一加热段模拟是指在[t2，t3]时间段内，循环空气先通过空气加热I段(610)的恒温(T2)加热后，再通过空气加热II段(620)、空气加热III段(630)和空气加热IV段(640)经各自温控器(650)的一加热段温度设定曲线，将循环空气温度继续由T2升温至T3；
二加热段模拟是指在[t3，t4]时间段内，循环空气先经空气加热I段(610)恒温(T2)加热，再经空气加热II段(620)恒温加热(T3)加热，最后经空气加热III段(630)和空气加热IV段(640)经各自温控器(650)的二加热段温度设定曲线，将循环空气温度继续由T3升温至T4；
均热段模拟是指在[t4，t5]时间段内，循环空气先经空气加热I段(610)恒温(T2)加热，再经空气加热II段(620)恒温加热(T3)加热，然后经空气加热III段(630)恒温加热(T4)加热，最后经空气加热IV段(640)经其温控器(650)的均热段温度设定曲线，将循环空气温度由T4缓慢上升并由T4缓慢下降至T5。
4.根据权利要求1所述的一种加热炉试验装置的试验方法，其特征在于：在钢坯(200)内部开设有三类温度测量孔，从钢坯(200)的上表面向下依次为上表面温度测点(210)、中心温度测(220)和下表面温度测点(230)，分别用于检测钢坯(200)上表面温度、中心温度和下表面温度。
5.根据权利要求1所述的一种加热炉试验装置的试验方法，其特征在于：上述试验方法所采用的试验装置包括炉膛(100)，炉膛(100)内设有用于承托钢坯(200)的托架(130)，循环空气通过分段式温度控制单元进入炉膛(100)，其中分段式温度控制单元包括多个分别设定有不同加热曲线的加热段，循环空气依次通过上述加热段进入炉膛(100)后实现对钢坯(200)的加热；炉膛(100)出口设有热空气出口管道(110)，循环空气经热空气出口管道(110)分为两路，一路循环空气通过排气管道(400)直接排出，另一路循环空气与新风管道(300)来的新风相混合后进入循环空气管道(500)，混合后的循环空气再次经过分段式温度控制单元进入炉膛(100)，实现对钢坯(200)的持续加热。
6.根据权利要求5所述的加热炉试验装置，其特征在于：分段式温度控制单元包括沿靠近炉膛(100)方向依次布置的空气加热I段(610)、空气加热II段(620)、空气加热III段(630)和空气加热IV段(640)，且空气加热I段(610)、空气加热II段(620)、空气加热III段(630)和空气加热IV段(640)的末端分别设置有第三热电偶(611)、第四热电偶(621)、第五热电偶(631)和第六热电偶(641)。
7.根据权利要求6所述的加热炉试验装置，其特征在于：分段式温度控制单元还包括三相交流电源(660)，三相交流电源(660)通过三相交流接触器(670)与各加热段内的电阻丝相连，并分别给空气加热I段(610)、空气加热II段(620)、空气加热III段(630)和空气加热IV段(640)供电，完成加热。
8.根据权利要求5所述的一种加热炉试验装置的试验方法，其特征在于：炉膛(100)内部采用耐火材料砌筑，并在炉膛(100)内部设置导流板(120)，以导流板(120)为分界线，将炉膛(100)内部划分为加热区域和排气区域。
9.根据权利要求8所述的一种加热炉试验装置的试验方法，其特征在于：加热区域采用托架(130)支撑钢坯(200)，并利用冷却水对托架(130)进行循环冷却。
10.根据权利要求5所述的一种加热炉试验装置的试验方法，其特征在于：新风管道(300)上设有新风电动阀(310)，排气管道(400)上设有排气电动阀(410)，新风电动阀(310)的开度与排气电动阀(410)的开度相同，且新风电动阀(310)的开度与回风电动阀(530)的开度之和为100％。
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