CN112090963A - 加热炉板坯装钢间隙的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加热炉板坯装钢间隙的控制系统，包括获取模块，用于获取热轧产线的轧制能力、加热炉的有效加热长度、装钢最小间隙S₀，以及每块板坯的平均加热时间和板坯宽度w(i)；确定加热炉中板坯的平均出炉间隔时间的出炉间隔时间确定模块；确定相邻两块板坯之间的平均中心线间距L₁和板坯装钢中心距参数L₂的板坯中心距确定模块，以及根据相邻两块板坯的宽度w(i)和w(i+1)确定相邻两块板坯之间的目标装钢间隙S(i,i+1)的板坯装钢间隙确定模块，具体如下：当w(i)+w(i+1)<2×L₂时，S(i,i+1)＝L₁‑w(i)/2‑w(i+1)/2；当w(i)+w(i+1)≥2×L₂时，S(i,i+1)＝S₀；上述控制系统在减小了装钢间隙确定工作量大的基础上还提高了板坯的加热质量。

Description

加热炉板坯装钢间隙的控制系统及控制方法

技术领域

本申请涉及热轧技术领域，尤其涉及加热炉板坯装钢间隙的控制系统及控制方法。

背景技术

在冶金行业中，热轧产线中的加热炉在装板坯加热时，板坯间距都是由人工计算设定完成的，上料时，操作工需要核对板坯的宽度，人工计算板坯的装钢间隙，然后再将装钢间隙赋值给控制系统进行控制。上述方法的问题在于，人工计算装钢间隙时，不同的作业人员根据经验的差别，装钢间隙的计算过程并不统一，容易产生计算过程不规范、计算结果主观性强的问题。而且热轧产线轧制节奏快，人工计算将耗费作业人员大量的精力，容易出现装钢间隙计算错误。

发明内容

本发明提供了一种加热炉板坯装钢间隙的控制系统及控制方法，以解决或者部分解决现有的人工计算装钢间隙产生的工作量大、计算过程不规范、计算结果可能出错的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种加热炉板坯装钢间隙的控制系统，包括：

获取模块，用于获取热轧产线的轧制能力、加热炉的有效加热长度、装钢最小间隙S₀，以及每块板坯的平均加热时间和板坯宽度w(i)；

出炉间隔时间确定模块，用于根据轧制能力，确定加热炉中板坯的平均出炉间隔时间；

板坯中心距确定模块，用于根据有效加热长度、每块板坯的平均加热时间和板坯的平均出炉间隔时间，确定相邻两块板坯之间的平均中心线间距L₁；并根据平均中心线间距L₁和装钢最小间隙S₀，确定板坯装钢中心距参数L₂；其中：L₂＝L₁-S₀；

板坯装钢间隙确定模块，用于根据平均中心线间距L₁、板坯装钢中心距参数L₂和相邻两块板坯的宽度w(i)和w(i+1)，确定相邻两块板坯之间的目标装钢间隙S(i,i+1)，具体如下：

当w(i)+w(i+1)<2×L₂时，S(i,i+1)＝L₁-w(i)/2-w(i+1)/2；

当w(i)+w(i+1)≥2×L₂时，S(i,i+1)＝S₀。

可选的，根据轧制能力，确定加热炉中板坯的平均出炉间隔时间，具体包括：

根据热轧产线的有效生产时间和轧制能力，确定单位时长内的板坯加热数量，根据单位时长内的板坯加热数量确定加热炉中板坯的平均出炉间隔时间。

可选的，根据有效加热长度、每块板坯的平均加热时间和板坯的平均出炉间隔时间，确定相邻两块板坯之间的平均中心线间距L₁，具体包括：

利用公式确定平均中心线间距L₁：

L₁＝(L₃×t_ave)/T_ave；

其中，L₃为有效加热长度，t_ave为板坯的平均出炉间隔时间，T_ave为每块板坯的平均加热时间。

进一步的，有效加热长度为所有加热炉的总长度减去所有加热炉的入炉门距离和出炉门距离之和。

如上述的技术方案，装钢最小间隙S₀的取值范围为50mm～150mm。

基于上述技术方案相同的发明构思，本发明还提供了一种加热炉板坯装钢间隙的控制方法，应用于上述技术方案中的控制系统，控制方法包括

利用获取模块获取热轧产线的轧制能力、加热炉的有效加热长度、装钢最小间隙S₀，以及每块板坯的平均加热时间和板坯宽度w(i)；

利用出炉间隔时间确定模块，根据轧制能力，确定加热炉中板坯的平均出炉间隔时间；

利用板坯中心距确定模块，根据有效加热长度、每块板坯的平均加热时间和板坯的平均出炉间隔时间，确定相邻两块板坯之间的平均中心线间距L₁；并根据平均中心线间距L₁和装钢最小间隙S₀，确定板坯装钢中心距参数L₂；其中：L₂＝L₁-S₀；

利用板坯装钢间隙确定模块，根据平均中心线间距L₁、板坯装钢中心距参数L₂和相邻两块板坯的宽度w(i)和w(i+1)，确定相邻两块板坯之间的目标装钢间隙S(i,i+1)，具体如下：

当w(i)+w(i+1)<2×L₂时，S(i,i+1)＝L₁-w(i)/2-w(i+1)/2；

当w(i)+w(i+1)≥2×L₂时，S(i,i+1)＝S₀。

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：

本发明提供了一种加热炉板坯装钢间隙的控制系统，通过确定板坯的平均出炉间隔时间，根据加热炉的有效加热长度、每块板坯的平均加热时间和装钢最小间隙S₀，确定板坯装钢中心距参数L₂，然后基于相邻两块板坯的宽度的不同，差异化的确定相邻两块板坯之间的目标装钢间隙S(i,i+1)；首先，上述控制系统实现了根据相邻板坯的宽度自动确定装钢间隙，解决了人工计算装钢间隙的工作量大、不规范、可能出错的问题；进一步的，综合考虑平均中心线间距、板坯装钢中心距参数和相邻两块板坯的宽度，能够获得更佳的目标装钢间隙，提高了一个辊期内所有板坯的加热质量，稳定热轧卷的产品性能。

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加热炉板坯装钢间隙的控制系统的示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的相邻两块板坯之间的平均中心线间距的示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的2250热轧线的目标装钢间隙的确定过程示意图。

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。

为了解决人工确定装钢间隙的问题，在一个可选的实施例中，如图1所示，提供了一种加热炉板坯装钢间隙的控制系统，通过编程实现装钢间隙的自动计算，其整体方案如下：

控制系统包括：

获取模块10，用于获取热轧产线的轧制能力、加热炉的有效加热长度、装钢最小间隙S₀，以及每块板坯的平均加热时间和板坯宽度w(i)；

出炉间隔时间确定模块20，用于根据轧制能力，确定加热炉中板坯的平均出炉间隔时间；

板坯中心距确定模块30，用于根据有效加热长度、每块板坯的平均加热时间和板坯的平均出炉间隔时间，确定相邻两块板坯之间的平均中心线间距L₁；并根据平均中心线间距L₁和装钢最小间隙S₀，确定板坯装钢中心距参数L₂；其中：L₂＝L₁-S₀；

板坯装钢间隙确定模块40，用于根据平均中心线间距L₁、板坯装钢中心距参数L₂和相邻两块板坯的宽度w(i)和w(i+1)，确定相邻两块板坯之间的目标装钢间隙S(i,i+1)，具体如下：

当w(i)+w(i+1)<2×L₂时，S(i,i+1)＝L₁-w(i)/2-w(i+1)/2；

当w(i)+w(i+1)≥2×L₂时，S(i,i+1)＝S₀。

具体的，产线的轧制能力可以用热轧产线一天能够轧制的板坯数量进行表示，根据热轧线的轧制能力可以得到加热炉加热的板坯数量。例如，某热轧产线一天可以轧制600块板坯，其轧制能力即为600块/天，所有加热炉一天的板坯加热数量总量也是600。

为了确定每块板坯的平均出炉间隔时间，可选的，根据热轧产线的有效生产时间和轧制能力，确定单位时长内的板坯加热数量，根据单位时长内的板坯加热数量确定加热炉中板坯的平均出炉间隔时间。

本实施例中使用的轧制能力为热轧产线正常生产时在一段时间里所能达到的最大轧制数量，同时也是加热炉在这一时间段里的板坯加热数量，按照上限进行取值。而在确定对应的有效生产时间时，需要剔除轧线换辊和设备强化维修时间，得到纯作业时间，即有效生产时间。轧制能力/有效生产时间即为单位时长内的板坯加热数量，进而根据单位时长内的板坯加热数量可以确定出每块板坯的平均出炉间隔时间。例如，一天的板坯轧制能力为600块，每天的有效生产时间为20小时，则按一个小时计算的单位时长内的板坯加热数量为30块，则可以确定加热炉中板坯的平均出炉间隔时间t_ave为2min。

接下来确定平均中心线间距L₁：可选的，根据有效加热长度、每块板坯的平均加热时间和板坯的平均出炉间隔时间，确定相邻两块板坯之间的平均中心线间距L₁，具体包括：

利用公式确定平均中心线间距L₁：

L₁＝(L₃×t_ave)/T_ave；

其中，L₃为有效加热长度，t_ave为板坯的平均出炉间隔时间，T_ave为每块板坯的平均加热时间。

其中，有效加热长度L₃是指热轧线上多个加热炉中的有效加热长度之和。可选的，有效加热长度为所有加热炉的总长度减去所有加热炉的入炉门距离和出炉门距离之和。例如，某加热炉的长度为50米，入炉门距离为1米，出炉门距离为1米，则该加热炉的有效加热长度为48米，热轧产线上配置有4台相同的加热炉，则有效加热长度为292米。

每块板坯的平均加热时间T_ave是通过统计历史板坯的在炉时间计算均值得到的。利用每块板坯的平均加热时间作为计算输入量，可以提高计算精度，保障加热效果。

根据上述输入量即可计算相邻两块板坯之间的平均中心线间距L₁。平均中心线间距是指加热炉中相邻两块板坯在轧向方向的中心线之间的间距，如图2所示。

在确定了相邻两块板坯之间的平均中心线间距L₁和板坯装钢中心距参数L₂以后，本实施例基于装钢最小间隙S₀、相邻两块板坯的宽度w(i)和w(i+1)，提出了一种新的装钢间隙计算方法，即：

当w(i)+w(i+1)<2×L₂时，S(i,i+1)＝L₁-w(i)/2-w(i+1)/2；

当w(i)+w(i+1)≥2×L₂时，S(i,i+1)＝S₀。

其中L₂＝L₁–S₀；

i的取值范围为1,2,…,N；其中，N为一个辊期内的板坯数量。

可选的，若当前装炉的是加热炉的第一块板坯，则第二块板坯与第一块板坯之间的目标装钢间隙按照L₄-w(1)进行控制，L₄为开炉第一块板坯顶到装钢机的距离，取值范围为7000～7600mm，L₄优选最远距离值7600mm。

可选的，装钢最小间隙S₀的取值范围为50mm～150mm。

上述装钢间隙的确定方法与常规方法的区别在于：本实施例中，是根据相邻两块板坯的宽度和与二倍板坯装钢中心距参数L₂之间的大小关系结合确定板坯宽度，当相邻两块板坯的宽度较小时，将L₁-w(i)/2-w(i+1)/2确定为装钢间隙，即根据相邻窄板坯的宽度动态调整装钢间隙，而对于宽板坯，则按照固定的装钢最小间隙S₀进行控制。而常规方法在确定某块板坯的装钢间隙时只考虑该板坯的宽度，没有结合考虑相邻板坯的宽度、板坯装钢中心距参数等影响因素。在热轧生产时，一个辊期或一个生产计划内的板坯通常按照从宽到窄的方式依次加热、热轧，因此相邻两块板坯之间存在宽度过渡的情况较为常见。实践表明，结合相邻两块板坯的宽度共同确定板坯之间的装钢间隙，相对于仅考虑当前板坯的宽度的方案，能够获得更佳的目标装钢间隙，有利于提高板坯的加热质量，即板坯的加热温度均匀性。

总的来说，采用本实施例的方法，可以使窄板坯和宽板坯的加热效果基本保持一致，从而保证一个生产计划或一个辊期内各个宽度的板坯的加热质量一致，减小热轧卷成品的机械性能波动，有助于稳定一个辊期内的产品性能，而稳定的产品性能更能满足用户使用需求。

本实施例提供了一种加热炉板坯装钢间隙的控制系统，通过确定板坯的平均出炉间隔时间，根据加热炉的有效加热长度、每块板坯的平均加热时间和装钢最小间隙S₀，确定板坯装钢中心距参数L₂，然后基于相邻两块板坯的宽度的不同，差异化的确定相邻两块板坯之间的目标装钢间隙S(i,i+1)；首先，上述控制系统实现了根据相邻板坯的宽度自动确定装钢间隙，解决了人工计算装钢间隙的工作量大、不规范、可能出错的问题；进一步的，综合考虑平均中心线间距、板坯装钢中心距参数和相邻两块板坯的宽度，能够获得更佳的目标装钢间隙，提高了一个辊期内所有板坯的加热质量，稳定热轧卷的产品性能。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，还提供了一种加热炉板坯装钢间隙的控制方法，应用于上述实施例的控制系统中，控制方法包括：

S1：利用获取模块获取热轧产线的轧制能力、加热炉的有效加热长度、装钢最小间隙S₀，以及每块板坯的平均加热时间和板坯宽度w(i)；

S2：利用出炉间隔时间确定模块，根据轧制能力，确定加热炉中板坯的平均出炉间隔时间；

S3：利用板坯中心距确定模块，根据有效加热长度、每块板坯的平均加热时间和板坯的平均出炉间隔时间，确定相邻两块板坯之间的平均中心线间距L₁；并根据平均中心线间距L₁和装钢最小间隙S₀，确定板坯装钢中心距参数L₂；其中：L₂＝L₁-S₀；

S4：利用板坯装钢间隙确定模块，根据平均中心线间距L₁、板坯装钢中心距参数L₂和相邻两块板坯的宽度w(i)和w(i+1)，确定相邻两块板坯之间的目标装钢间隙S(i,i+1)，具体如下：

当w(i)+w(i+1)<2×L₂时，S(i,i+1)＝L₁-w(i)/2-w(i+1)/2；

当w(i)+w(i+1)≥2×L₂时，S(i,i+1)＝S₀。

在接下来的一个实施例中，结合2250热轧线的实施数据，对上述方案进行举例说明：

某2250热轧产线有4座加热炉，每座加热炉长度是50.9m，在加热炉中入炉门内1.3m和出炉门1.2m不计入有效加热区，因此，4座加热炉的有效加热长度为L3：

L3＝(50.9-1.3-1.2)×4＝193.6m

加热炉理论冷坯加热能力2.5万吨/天，轧线产能记录2.1万吨，加热炉加热能力能够满足轧线产能。产线的轧制能力：每天生产700～780卷，这里按照上限计算，取每天加热780卷计算，即：加热780块板坯，每天换辊和设备强化维修时间是1.5h，得到有效生产时间为22.5小时；则按一小时计的单位时长内的板坯加热数量：

780÷22.5＝34.6块

然后每块板坯的平均出炉间隔时间t_ave：60÷34.6＝1.73min/块

经统计以往板坯的在炉时间，得到每块板坯的平均加热时间T_ave是182min，因此计算得出相邻两块板坯之间的平均中心线间距L₁：

L₁＝(L₃×t_ave)/T_ave＝(193.6×1.73)/182＝1.84m

进行取整，L₁＝1800mm

根据技术规格书，取板坯的装钢最小间隙S₀为100mm，因此计算出板坯装钢中心距参数L₂为：

L₂＝1800–100＝1700mm

以2×L2＝3400mm为判断值进行目标装钢间隙S(i,i+1)的确定

设：炉内最接近入炉口的板坯宽度为w(i)，炉外将入炉的板坯宽度为w(i+1)，即将入炉板坯的目标装钢间隙为S(i+1)，确定方法如下：

开炉第一块板坯与第二块板坯之间的目标装钢间距为：

S(1,2)＝7600–w(1)；7600mm是开炉第一块板坯顶到装钢机的最远位置的间距。

在i≥2时，当两块板坯宽度小于3400mm时，目标装钢间距为：

S(i,i+1)＝1800–w(i)/2–w(i+1)/2；

在i≥2时，当两块板坯宽度大于等于3400mm时，目标装钢间距为：

S(i,i+1)＝100。

上述计算过程如图3所示。

生产数据跟踪表明，在2250热轧线采用上述的控制系统自动控制板坯装钢间隙后，与人工方案相比能够显著降低作业人员的劳动强度，并将板坯装钢间隙的精度提高到毫米级别；同时，与不综合考虑平均中心线间距、板坯装钢中心距参数和相邻板坯的宽度确定装钢间隙的方案相比，本实施例的方案使板坯头尾的温度偏差降低5％，从而使一个辊期内的热轧卷的力学性能更加稳定。

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：

本发明提供了一种加热炉板坯装钢间隙的控制系统，通过确定板坯的平均出炉间隔时间，根据加热炉的有效加热长度、每块板坯的平均加热时间和装钢最小间隙S₀，确定板坯装钢中心距参数L₂，然后基于相邻两块板坯的宽度的不同，差异化的确定相邻两块板坯之间的目标装钢间隙S(i,i+1)；首先，上述控制系统实现了根据相邻板坯的宽度自动确定装钢间隙，解决了人工计算装钢间隙的工作量大、不规范、可能出错的问题；进一步的，综合考虑平均中心线间距、板坯装钢中心距参数和相邻两块板坯的宽度，能够获得更佳的目标装钢间隙，提高了一个辊期内所有板坯的加热质量，稳定热轧卷的产品性能。

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 (6)

1.一种加热炉板坯装钢间隙的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

获取模块，用于获取热轧产线的轧制能力、加热炉的有效加热长度、装钢最小间隙S₀，以及每块板坯的平均加热时间和板坯宽度w(i)；

出炉间隔时间确定模块，用于根据所述轧制能力，确定加热炉中板坯的平均出炉间隔时间；

板坯中心距确定模块，用于根据所述有效加热长度、所述每块板坯的平均加热时间和所述板坯的平均出炉间隔时间，确定相邻两块板坯之间的平均中心线间距L₁；并根据所述平均中心线间距L₁和装钢最小间隙S₀，确定板坯装钢中心距参数L₂；其中：L₂＝L₁-S₀；

板坯装钢间隙确定模块，用于根据所述平均中心线间距L₁、板坯装钢中心距参数L₂和相邻两块板坯的宽度w(i)和w(i+1)，确定相邻两块板坯之间的目标装钢间隙S(i,i+1)，具体如下：

当w(i)+w(i+1)<2×L₂时，S(i,i+1)＝L₁-w(i)/2-w(i+1)/2；

当w(i)+w(i+1)≥2×L₂时，S(i,i+1)＝S₀。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述根据所述轧制能力，确定加热炉中板坯的平均出炉间隔时间，具体包括：

根据所述热轧产线的有效生产时间和所述轧制能力，确定单位时长内的板坯加热数量，根据所述单位时长内的板坯加热数量确定所述加热炉中板坯的平均出炉间隔时间。

3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述根据所述有效加热长度、所述每块板坯的平均加热时间和所述板坯的平均出炉间隔时间，确定相邻两块板坯之间的平均中心线间距L₁，具体包括：

利用公式确定所述平均中心线间距L₁：

L₁＝(L₃×t_ave)/T_ave；

其中，L₃为所述有效加热长度，t_ave为所述板坯的平均出炉间隔时间，T_ave为所述每块板坯的平均加热时间。

4.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述有效加热长度为所有加热炉的总长度减去所有加热炉的入炉门距离和出炉门距离之和。

5.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述装钢最小间隙S₀的取值范围为50mm～150mm。

6.一种加热炉板坯装钢间隙的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1～5任一项所述控制系统中，所述控制方法包括

利用所述获取模块获取热轧产线的轧制能力、加热炉的有效加热长度、装钢最小间隙S₀，以及每块板坯的平均加热时间和板坯宽度w(i)；

利用所述出炉间隔时间确定模块，根据所述轧制能力，确定加热炉中板坯的平均出炉间隔时间；

利用所述板坯中心距确定模块，根据所述有效加热长度、所述每块板坯的平均加热时间和所述板坯的平均出炉间隔时间，确定相邻两块板坯之间的平均中心线间距L₁；并根据所述平均中心线间距L₁和装钢最小间隙S₀，确定板坯装钢中心距参数L₂；其中：L₂＝L₁-S₀；

利用所述板坯装钢间隙确定模块，根据所述平均中心线间距L₁、板坯装钢中心距参数L₂和相邻两块板坯的宽度w(i)和w(i+1)，确定相邻两块板坯之间的目标装钢间隙S(i,i+1)，具体如下：

当w(i)+w(i+1)<2×L₂时，S(i,i+1)＝L₁-w(i)/2-w(i+1)/2；

当w(i)+w(i+1)≥2×L₂时，S(i,i+1)＝S₀。

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