CN112077149B - 一种热轧加热炉出钢节奏的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热轧加热炉出钢节奏的控制系统，包括：获取模块，用于实时获取当前辊期内的每块板坯的目标加热时间t_t(i)和实际加热时间t_a(i)；加热时间确定模块在当前辊期内的第1块板坯满足出钢条件时，根据目标加热时间t_t(i)和实际加热时间t_a(i)，确定每块板坯的剩余加热时间t_r(i)；然后确定每块板坯的出炉富余时间t_c(i)；出钢节奏确定模块从所有板坯中确定出炉富余时间t_cj最大的第j块板坯；然后根据第j块板坯的剩余加热时间t_r(j)，确定理论出钢节奏C_k；再结合板坯理想轧制时间t₀，确定目标出钢节奏C_t；出钢控制模块根据目标出钢节奏C_t，对板坯出钢节奏进行控制；上述控制系统实现了出钢节奏的自动计算和控制。

Description

一种热轧加热炉出钢节奏的控制系统

技术领域

本申请涉及热轧加热技术领域，尤其涉及一种热轧加热炉出钢节奏的控制系统。

背景技术

目前热轧产线加热炉的出钢节奏都是由人工经验判断、查表和手工控制完成的；确定出钢节奏的过程中耗费操作人员大量的精力，且人工计算充满了不确定因素，容易出错、极大的受到人员现场经验的影响，不同的作业人员之间没有形成定量的出钢节奏确定规范，容易导致板坯出钢节奏设定不均匀、不合理或不匹配热轧线的轧制能力，不合理的出钢节奏将会导致更多的加热炉能源浪费，以及后续热轧过程中的不稳定，从而造成不必要的生产成本增加。

发明内容

本发明提供了一种热轧加热炉出钢节奏的控制系统，以解决或者部分解决人工确定板坯出钢节奏不准确、不规范，导致生产成本增加的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种热轧加热炉出钢节奏的控制系统，包括：

获取模块，用于实时获取当前辊期内的每块板坯的目标加热时间t_t(i)和实际加热时间t_a(i)；其中，当前辊期内包括N块板坯，1≤i≤N；

加热时间确定模块，用于在当前辊期内的第1块板坯满足出钢条件时，根据目标加热时间t_t(i)和实际加热时间t_a(i)，确定每块板坯的剩余加热时间t_r(i)；并根据热轧线正常生产时的板坯理想轧制时间t₀，确定每块板坯的出炉富余时间t_c(i)；

出钢节奏确定模块，用于从所有板坯中确定出炉富余时间t_cj最大的第j块板坯；然后根据第j块板坯的剩余加热时间t_r(j)，确定理论出钢节奏C_k；并根据理论出钢节奏C_k和板坯理想轧制时间t₀，确定目标出钢节奏C_t；

出钢控制模块，用于根据目标出钢节奏C_t，对当前辊期内的板坯出钢节奏进行控制。

可选的，根据目标加热时间t_t(i)和实际加热时间t_a(i)，确定每块板坯的剩余加热时间t_r(i)，具体包括：

根据下式确定剩余加热时间t_r(i)：

t_r(i)＝t_t(i)-t_a(i)。

可选的，根据热轧线正常生产时的板坯理想轧制时间t₀，确定每块板坯的出炉富余时间t_c(i)，具体包括：

根据下式确定每块板坯的出炉富余时间t_c(i)：

t_c(i)＝t_r(i)-i×t₀–t_o；

其中，t_o表示出钢时，从加热炉中取出板坯所需要的操作时间。

可选的，根据第j块板坯的剩余加热时间t_r(j)，确定理论出钢节奏C_k，具体包括：

根据下式确定理论出钢节奏C_k：

C_k＝[(t_r(j)-t_o)]/j；

其中，t_o表示出钢时，从加热炉中取出板坯所需要的操作时间。

进一步的，根据理论出钢节奏C_k和板坯理想轧制时间t₀，确定目标出钢节奏C_t，具体包括：

若理论出钢节奏C_k小于等于板坯理想轧制时间t₀，则将板坯理想轧制时间t₀对应的出钢节奏确定为当前辊期内的第1块板坯至第j块板坯的目标出钢节奏C_t；

若理论出钢节奏C_k大于板坯理想轧制时间t₀，则将理论出钢节奏C_k确定为当前辊期内的第1块板坯至第j块板坯的目标出钢节奏C_t。

如上述的技术方案，每出炉一块板坯时，获取模块、加热时间确定模块、比较模块、出钢节奏确定模块重新执行相应功能，确定新的目标出钢节奏C_t′；

出钢控制模块根据新的目标出钢节奏C_t′，对当前辊期内的未出炉板坯的板坯出钢节奏进行控制。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种热轧加热炉出钢节奏的控制系统，包括获取模块、加热时间确定模块、出钢节奏确定模块和出钢控制模块，通过获取当前辊期内的所有板坯的目标加热时间和实际加热时间，结合热轧产线正常生产时的板坯理想轧制时间，综合确定加热炉中板坯的目标出钢节奏。上述控制系统及对应控制方法的应用，实现了最优加热炉出钢节奏的自动确定和控制，在保证了均匀的轧制节奏的同时，提高了出钢节奏确定过程的规范性和一致性，也提高了加热炉的加热效率和加热质量，减少了人工干预或计算产生的不确定性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的热轧加热炉出钢节奏控制系统的示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的热轧加热炉出钢节奏确定过程的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

为了解决人工确定板坯出钢节奏不准确、不规范的问题，在一个可选的实施例中，如图1所示，提供了一种热轧加热炉出钢节奏的控制系统，能够根据预设的方案，自动进行出钢节奏的确定，控制系统包括：

获取模块10，用于实时获取当前辊期内的每块板坯的目标加热时间t_t(i)和实际加热时间t_a(i)，其中，当前辊期内包括N块板坯，1≤i≤N；

加热时间确定模块20，用于在当前辊期内的第1块板坯满足出钢条件时，根据目标加热时间t_t(i)和实际加热时间t_a(i)，确定每块板坯的剩余加热时间t_r(i)；并根据热轧线正常生产时的板坯理想轧制时间t₀，确定每块板坯的出炉富余时间t_c(i)；

出钢节奏确定模块30，用于从所有板坯中确定出炉富余时间t_cj最大的第j块板坯；然后根据第j块板坯的剩余加热时间t_r(j)，确定理论出钢节奏C_k；并根据理论出钢节奏C_k和板坯理想轧制时间t₀，确定目标出钢节奏C_t；

出钢控制模块40，用于根据目标出钢节奏C_t，对当前辊期内的板坯出钢节奏进行控制。

具体的，本实施例通过编程开发了出钢节奏的控制系统软件，自动获取相应的数据进行计算，获得最优的目标出钢节奏，根据次出钢节奏控制加热炉内的板坯出炉(出钢)，可以良好的保证热轧线处于最佳的轧制节奏，从而提高热轧板卷的生产效率，同时提高加热炉的加热效率，使板坯按照稳定的出钢节奏进行出炉，减少加热能源耗费。

本方案中的一个辊期，包括热轧产线两次换辊之间安排的控制计划中的需要进行加热、轧制的多块板坯。对于现代的热轧生产线，如2250mm热轧产线有多座加热炉(如4座)，按照轧制计划进行装板坯加热和生产，一个辊期的板坯可以装在不同的加热炉内进行加热，满足加热时间和出炉温度要求后按照轧制计划顺序依次出钢进行后续的轧制生产。不同钢种的板坯的目标加热时间t_t(i)(target heating time)可以从热轧厂的四级系统中获取，加热炉内的板坯的实际加热时间t_a(i)(actura heating time)可以从二级系统中获取。

本实施例提供的出钢节奏控制系统的判断过程如下：

首先在当前辊期的第1块板坯满足出钢条件时，开始根据所有板坯的目标加热时间和板坯在炉的实际加热时间，确定板坯在出炉前还需要加热的剩余加热时间(remainingheating time)。

可选的，每块板坯的剩余加热时间t_r(i)，根据下式确定：

t_r(i)＝t_t(i)-t_a(i)；

其中，1≤i≤N；N是一个辊期内的板坯数量，由于产线生产时按节奏出钢，因此N是一个随着时间的动态变化量；i依次取值1,2…,N，其中，i表示出钢顺序，即根据生产计划确定的板坯出加热炉进行轧制的顺序。第1块板坯非特指某块板坯，而是动态变化的，以当前时刻处于某加热炉的门口，且当前时刻在未出加热炉的板坯中，出钢顺序排第一的板坯。

第1块板坯满足出钢条件的判断方法可以是：

获取模块10获取当前辊期内的第1块板坯的目标出炉温度T_目标和当前时刻的板坯实际温度T_实际；

加热时间确定模块20判断板坯实际温度T_实际是否大于等于目标出炉温度T_目标，若是，确定第1块板坯满足出钢条件。

即，根据当前辊期内的第1块板坯的实际温度是否达到了目标出炉温度判断是否满足出钢条件，若T_实际(1)≥T_目标(1)时，说明第1块板坯可以出钢，此时控制系统再进行后续的目标出钢节奏的确定；若T_实际(1)<T_目标(1)时，说明第1块板坯没有达到出钢温度要求，则继续保温，直到达到出钢温度要求后再确定目标出钢节奏。

在计算出当前一个辊期内的每块板坯的剩余加热时间后，根据目前的热轧生产线的板坯理想轧制时间t₀确定出炉富裕时间t_c(i)。此处的板坯理想轧制时间可根据热轧生产线实际生产时可以达到的最大稳定产能节奏确定的单块板坯的平均轧制时间，而出炉富裕时间t_c(i)是本申请技术方案中专门提出的一个相对时间量，用于根据加热炉中板坯的剩余加热时间，结合当前产线的板坯理想轧制时间，确定的评价加热炉内的一块板坯的富余加热时间的比较量。

可选的，根据热轧线正常生产时的板坯理想轧制时间t₀，确定每块板坯的出炉富余时间t_c(i)，具体包括：

根据下式确定每块板坯的出炉富余时间t_c(i)：

t_c(i)＝t_r(i)-i×t₀–t_o；

其中，t_o表示出钢时，从加热炉中取出板坯所需要的操作时间。

以2250mm热轧生产线为例进行说明，首先是根据最大稳定产能节奏确定板坯理想轧制时间t₀：由于轧制一个辊期后要进行换辊工序，2250热轧产线换工作辊的时间是11min，每天换7～8次，每天要进行设备强化维修，时间为40min，因此，这里取每天的工作时间是22h，以此核算产能；

2250热轧机组生产时，小时轧制板坯数量、单块板坯平均轧制时间和日轧制板坯数量对应关系如表1所示，根据2250热轧产线统计规律，确定稳定生产时能达到的产能最大节奏：日轧制板坯836块，对应的单块板坯平均轧制时间(1.58min，核95s)为板坯理想轧制时间t₀。

表1 2250mm轧机产能对应核算表

确定了板坯理想轧制时间t₀之后，接下来是计算加热炉内一个辊期的出炉富余时间t_c(i)。

t_c(i)＝t_r(i)–1.58×i–t_o(m)；

其中t_o(m)表示从第m加热炉中取出板坯所需要的操作时间；

依次计算当前辊期内所有的t_c(i)，获得表2

表2：当前辊期内所有板坯的出炉富裕时间t_c(i)计算

确定了出炉富裕时间表t_c(i)以后，自动对t_c(1)、t_c(2)、t_c(3)……进行时间大小比对，从中找出最大者；如第10块板坯对应的t_c(10)最大，则第10块板坯为此处需要的关键板坯。

具体的，第j块板坯为一个辊期内在不同加热炉和不同位置的、能决定其它板坯出炉时间的关键板坯，需要将一个辊期内的所有未出钢的板坯的加热时间动态比较和判断。将具有最大出炉富裕时间t_c(i)的板坯确定为关键板坯，是因为它能够保证一个辊期内的尽可能多的板坯按照均匀的节奏出钢，避免部分板坯出钢较快，而另一部分板坯出钢较慢；不均匀的出钢节奏将显著影响后续粗轧、精轧的轧制效率，而板坯在加热炉中适当延长加热时间可以提高板坯的温度均匀性，有利于获得更好的热轧组织和热卷性能，故而选择最大出炉富裕时间t_c(i)的板坯作为关键板坯。同时，板坯按照固定的出钢节奏出钢，能够保证加热炉控制参数的稳定，更有利于节省加热能源使用，提高加热炉的服役时间。

在确定了关键板坯后，接下来是利用关键板坯展开计算，确定理想的出钢节奏。一种可选的方案如下：

根据下式确定理论出钢节奏C_k：

C_k＝[(t_r(j)-t_o)]/j；其中，t_o表示出钢时，从加热炉中取出板坯所需要的操作时间。

上式计算的是第j块板坯和第j块板坯之前的平均板坯出钢时间，也就是平均出钢节奏，C_k可以包含板坯取出时间t₀在内。由于不同的加热炉的板坯取出时间t₀有所区别，因此为了准确，此处的t₀也可以根据具体加热炉的t₀(m)代入计算。

接下来是确定目标出钢节奏C_t，一种可选的方案如下：

若理论出钢节奏C_k小于等于板坯理想轧制时间t₀，则将板坯理想轧制时间t₀对应的出钢节奏确定为当前辊期内的第1块板坯至第j块板坯的目标出钢节奏C_t；若理论出钢节奏C_k大于板坯理想轧制时间t₀，则将理论出钢节奏C_k确定为当前辊期内的第1块板坯至第j块板坯的目标出钢节奏C_t。

还是以前述中提到的2250mm热轧线为例进行说明：

若C_k≤1.58min，则第j块板坯和第j块板坯之前的板坯按照1.58min的节奏出钢；

若C_k>1.58min，则将C_k赋值给第j块板坯和第j块板坯之前的板坯，按照C_k的节奏出钢；

上述出钢节奏的确定规则，是从表征理想产能状态下的板坯理想轧制时间和理论出钢节奏之间取较大值，以保障整个加热和轧制产线的整体节奏的均匀性，有利于提高热轧带钢的整体轧制效率，节省生产成本。

由于板坯出钢节奏是根据热轧产线实际轧制节奏进行动态调整的，在轧线上因为一些情况可能需要升速或降速，轧制节奏的改变将传递到出钢节奏。因此，为了更准确的确定出钢节奏，在上述的方案中，可选的，每出炉一块板坯时，获取模块10、加热时间确定模块20、比较模块、出钢节奏确定模块30重新执行相应功能，确定新的目标出钢节奏C_t′；

出钢控制模块40根据新的目标出钢节奏C_t′，对当前辊期内的未出炉板坯的板坯出钢节奏进行控制。

即，每出炉一块板坯，按照以上方法重新计算一次，再重新给第j块板坯和第j块之前的板坯进行出钢节奏的赋值。

综上，一个包括上述方案全部过程的2250mm热轧线的出钢节奏自动控制方法的流程示意图如图2所示。

总的来说，本实施例提供的热轧加热炉出钢节奏的控制系统，通过建立出钢节奏计算模型，经过计算机编程实现了最优加热炉出钢节奏的自动确定和控制，保证了出钢节奏确定过程的规范性和一致性，实现辊期内的所有板坯按照均匀的出钢节奏进行出钢，上述控制系统和经改进的控制方法的应用，在保证了均匀的轧制节奏的同时，也提高了加热炉的加热效率和板坯的加热质量(使板坯加热的温度均匀性更好)，避免了人工确定出钢节奏容易产生的加热炉内板坯待温(待时)、轧线停轧等不稳定轧制因素，同时也大幅降低了作业区人员的劳动强度，提高了热轧生产线运行的稳定性和经济效益。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种热轧加热炉出钢节奏的控制系统，包括获取模块、加热时间确定模块、出钢节奏确定模块和出钢控制模块，通过获取当前辊期内的所有板坯的目标加热时间和实际加热时间，结合热轧产线正常生产时的板坯理想轧制时间，综合确定加热炉中板坯的目标出钢节奏。上述控制系统和对应控制方法的应用，实现了最优加热炉出钢节奏的自动确定和控制，在保证了均匀的轧制节奏的同时，提高了出钢节奏确定过程的规范性和一致性，也提高了加热炉的加热效率和加热质量，减少了人工干预或计算产生的不确定性。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种热轧加热炉出钢节奏的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

获取模块，用于实时获取当前辊期内的每块板坯的目标加热时间t_t(i)和实际加热时间t_a(i)；其中，当前辊期内包括N块板坯，1≤i≤N；

加热时间确定模块，用于在当前辊期内的第1块板坯满足出钢条件时，根据所述目标加热时间t_t(i)和所述实际加热时间t_a(i)，确定每块板坯的剩余加热时间t_r(i)；并根据热轧线正常生产时的板坯理想轧制时间t₀，确定每块板坯的出炉富余时间t_c(i)；

出钢节奏确定模块，用于从所有板坯中确定出炉富余时间t_cj最大的第j块板坯；然后根据所述第j块板坯的剩余加热时间t_r(j)，确定理论出钢节奏C_k，包括：根据下式确定所述理论出钢节奏C_k：C_k＝[(t_r(j)-t_o)]/j；其中，t_o表示出钢时，从加热炉中取出板坯所需要的操作时间；并根据所述理论出钢节奏C_k和所述板坯理想轧制时间t₀，确定目标出钢节奏C_t，包括：若所述理论出钢节奏C_k小于等于所述板坯理想轧制时间t₀，则将所述板坯理想轧制时间t₀对应的出钢节奏确定为当前辊期内的第1块板坯至第j块板坯的目标出钢节奏C_t；若所述理论出钢节奏C_k大于所述板坯理想轧制时间t₀，则将所述理论出钢节奏C_k确定为当前辊期内的第1块板坯至第j块板坯的目标出钢节奏C_t；

出钢控制模块，用于根据所述目标出钢节奏C_t，对所述当前辊期内的板坯出钢节奏进行控制。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述根据所述目标加热时间t_t(i)和所述实际加热时间t_a(i)，确定每块板坯的剩余加热时间t_r(i)，具体包括：

根据下式确定所述剩余加热时间t_r(i)：

t_r(i)＝t_t(i)-t_a(i)。

3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述根据热轧线正常生产时的板坯理想轧制时间t₀，确定每块板坯的出炉富余时间t_c(i)，具体包括：

根据下式确定所述每块板坯的出炉富余时间t_c(i)：

t_c(i)＝t_r(i)-i×t₀–t_o；

其中，t_o表示出钢时，从加热炉中取出板坯所需要的操作时间。

4.如权利要求1～3中任一权项所述的控制系统，其特征在于，每出炉一块板坯时，所述获取模块、所述加热时间确定模块、所述出钢节奏确定模块重新执行相应功能，确定新的目标出钢节奏C_t′；

所述出钢控制模块根据所述新的目标出钢节奏C_t′，对所述当前辊期内的未出炉板坯的板坯出钢节奏进行控制。

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