CN113804008B - 一种提升加热炉温度均匀性的控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，通过将加热炉均热段上部的平焰烧嘴划分为左中右三个区域，并分别建立电子阀与孔板，形成三套独立的流量控制调节响应；于粗轧机出钢端部设置温度检测仪；于过程控制机的数据处理端开发加热炉温度均匀性调控运算单元，用于处理加热炉均热段上部左中右三个区域的温度设定值，并根据设定值完成运算形成相应控制指令；继而生成最终的动作控制指令下发给基础自动化控制机，基础自动化控制机根据指令控制加热炉均热段上部各区域电子阀的开度，完成加热炉温度均匀性的控制。本发明的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，通过加热炉均热段上部三个区域的分别调控达到稳定加热炉内炉温，提高出炉板坯温度均匀性的目的。
Description
技术领域
本发明属于冶金加热炉燃烧控制领域，具体涉及一种提升加热炉温度均匀性的控制方法。
背景技术
大多数热轧步进式加热炉除了均热段(最后一段)顶部采用了平焰烧嘴(平焰烧嘴可根据设定温度自动调整空气和煤气流量)，其他各加热控制区域均采用侧烧嘴，布置全部安装在侧墙上。步进式加热炉主视图如图1，俯视图如图2。
然而在长期的使用中，步进式加热炉产生的主要问题如下：a)由于煤气管道内的煤气含有较多杂质，烧嘴和管道不可避免的会产生不同程度的堵塞，从而降低能源使用效率，燃烧不容易稳定，炉温也会不均匀。b)由于不同板坯的生产工艺不同，空煤气在压力管道内波动剧烈，不同烧嘴的实际负荷也会不同，同样会导致炉温不均匀。这些问题严重影响步进式加热炉的使用效果，直接影响板坯的加热质量，至今没有一个较好的方法能够通过控制系统的灵活运用改善该问题。
步进式加热炉均热段上部一般采用多排多列的平焰烧嘴，如图2。常规设计时左、中、右三个区域的平焰烧嘴无法通过电子阀实时分开控制，这大大降低了平焰烧嘴的控制灵活性。
热轧产线往往在粗轧机过后安装红外线温度检测系统，对粗轧后的板坯在长度方向上进行表面测温(约90-110个测温点)。整个表面的温度极差(板坯测温最大值-最小值)小于一定标准值(20℃或25℃)则该板坯的温度均匀性视为合格。板坯长度方向对应加热炉宽度方向。这些测温数据全部实时储存在热轧产线的计算机系统里并绘制图像显示在操作台上。
但是传统的步进式加热炉在生产温度均匀性要求较高的板坯合格率并不理想。
申请号为201410035173.7的发明申请，公开了“一种脉冲式板坯加热炉用温度控制方法”，包括脉冲式板坯加热炉及其加热炉烧嘴组，该加热烧嘴组分为两侧成对布置，每侧的烧嘴组分为上下两组，其具体为首先选择加热炉烧嘴组的供热段中的代表烧嘴，然后设定代表烧嘴的温度，以加热炉烧嘴组的供热段的温度设定直接作为代表烧嘴的温度设定值，接着设定加热炉烧嘴组的供热段中其余烧嘴的温度，最后检测加热炉烧嘴组的供热段中其余烧嘴实际温度。
申请号为201110359971.1的发明申请，公开了“一种加热炉智能双交叉限幅燃烧自动控制方法”，其采用温度自学习、模糊控制和PI参数自学习相结合，实现加热炉燃烧过程的智能双交叉限幅控制，有效的解决了加热炉燃烧的控制精度问题，同时很好的满足了热轧的生产节奏。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其技术方案具体如下：
一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
将加热炉均热段上部的平焰烧嘴划分为左、中、右三个区域，并根据划分分别建立独立的电子阀与孔板，所述电子阀通过分别接收基础自动化控制机的控制指令，形成三套独立的流量控制调节响应；
于粗轧机出钢端部设置检测板坯表面各位置温度的检测端，
于过程控制机的数据处理端开发温度均匀性调控运算单元，所述温度均匀性调控运算单元用于处理加热炉均热段上部左、中、右三个区域的温度设定值，并根据温度设定值完成运算，形成相应控制指令；
所述的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，通过检测端完成板坯表面长度方向各位置温度的实时检测，并将检测结果通过基础自动化控制机传输给过程控制机；由过程控制机调用温度均匀性调控运算单元完成相应计算后生成相应控制指令，过程控制机根据相应控制指令完成计算、生成最终的动作控制指令下发给基础自动化控制机，基础自动化控制机根据动作控制指令控制动作执行端的相应动作调节，完成加热炉均热段上部平焰烧嘴及加热炉温度均匀性的控制。
根据本发明的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
所述温度均匀性调控运算单元根据下述逻辑步序进行：
S1：根据检测端采集的当前板坯长度方向各位置的表面温度实时值，计算该板坯的温度极差值；
S2：将温度极差值与极差参考值进行比较，
若温度极差值小于等于极差参考值，则终止当前板坯计算；
若温度极差值大于极差参考值，则进入步骤S3；
S3：温度均匀性调控运算单元计算板坯左、中、右三个区域各自的平均温度值；
S4：将三个区域的平均温度值进行两两相差比较，得出两侧均值的差C1、得出中部区域的均值与两侧均值中较高侧均值的差的绝对值C2；
若C1小于等于均值参考值C1均，且C2小于等于均值参照值C2均，则终止当前板坯的计算；
若C1大于设定参考值C1均，或C2大于设定参照值C2均，则进入步骤S5；
S5：温度均匀性调控运算单元完成加热炉均热段上部左、中、右三个区域的调控运算、形成调控指令，并根据调控指令最终形成流量调节指令下发至基础自动化控制机；
S6：基础自动化控制机根据流量调节指令控制加热炉均热段上部三个区域相应电子阀完成相应动作。
根据本发明的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
所述的完成左、中、右三个区域的调控运算、形成调控指令，依据C1大于均值参考值C1均、C2大于均值参照值C2均分别建立调控指令，具体依据下述判定关系进行：
Ⅰ、两侧平均温度值的差值大于设定参考值C1均时：
A：当均值较高侧的最高点温度-均值较低侧的最低点温度≦19℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高10℃；
B：当均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>19℃且≦33℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高20℃；
C：当均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>33℃且≦37℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高30℃；
D：当均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>37℃且均值较高侧最高点温度-板坯中部温度最低点温度>37℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高10℃，均值较高侧设定温度降低50℃；
E：当均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>37℃且均值较高侧最高点温度-板坯中部温度最低点温度<＝37℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高40℃，均值较高侧设定温度降低10℃；
Ⅱ、板坯中部温度均值大于均值较高侧温度均值设定参考值C2均以上时：
A1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度≦25℃时，中间平焰烧嘴无操作；
B1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度>25℃且≦30℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低20℃；
C1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度>30℃且≦35℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低30℃；
D1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度>35℃且≦40℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低50℃；
E1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度>40℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低50℃，左、右两侧温度都升高20℃；
Ⅲ、两侧均值中较高侧均值大于板坯中部温度均值设定参考值C2均以上时：
A2：当均值较高侧最高点温度-板坯中间温度最低点温度>37℃且均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>37℃时，中间平焰烧嘴设定温度升高10℃；
B2：当均值较高侧最高点温度-板坯中间温度最低点温度>37℃且均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度≦37℃时，中间平焰烧嘴设定温度升高50℃；
上述中，若平焰烧嘴有一个区域需要升温，但板坯全长温度最高点在这一区域，则不做任何操作；
上述中，若平焰烧嘴有一个区域需要降温，但板坯全长温度最低点在这一区域，则不做任何操作。
根据本发明的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
所述的检测端为红外线测温探头。
根据本发明的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
步骤S1中所述的计算该板坯的温度极差值具体为：
温度均匀性调控运算单元读取板坯各点的有效数据，再减去板坯长度方向的最左边两个点的数值和最右边两个点的数值，剩下所有值中的最大值与最小值的差值即为该板坯的温度极差值。
根据本发明的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
步骤S2中所述的极差参考值设定为20℃。
根据本发明的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
步骤S3中所述的左、中、右三个区域各自的平均温度值，具体为：
板坯长度方向上加热炉左侧25％区域的测温点均值为板坯的左侧平均温度值；
板坯长度方向上加热炉右侧25％区域的测温点均值为板坯的右侧平均温度值；
板坯长度方向上剩余区域的测温点均值为板坯的中部平均温度值。
根据本发明的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
步骤S4中所述的设定参考值C1均为3.5℃。
根据本发明的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
步骤S4中所述的设定参考值C2均为4.5℃。
本发明的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，
对加热炉均热段上部的平焰烧嘴建立左、中、右三个区域的分开控制；通过三个区域的分别调控达到稳定加热炉内炉温，提高出炉板坯温度均匀性的目的；
生产时，针对出炉温度均匀性要求较高的板坯，根据当前新出炉的板坯表面长度方向各位置的测温数据高低，由过程控制机调用温度均匀性调控运算单元完成相应计算并自动判断加热炉内，尤其是均热段内的温度均匀性，包括炉内的两侧、中间温度的均匀性。
过程控制机根据判断结果、生成最终的动作控制指令下发给基础自动化控制机，基础自动化控制机根据动作控制指令控制相应区域电子阀的开度，形成对均热段平焰烧嘴各个区域的温度设定和流量大小的调控，完成加热炉温度均匀性的控制。
附图说明
图1为本发明中的步进式加热炉主视简图；
图2为图1的仰视简图；
图3为本发明中的温度均匀性调控运算单元的逻辑步序示意图；
图4为本发明实施例中的热轧产线步进式加热炉、粗轧和红外线测温装置简图(板坯长度方向对应加热炉宽度方向)；
图5为本发明实施例中的的操作台显示的红外线板坯检测温度图。
具体实施方式
下面，根据说明书附图和具体实施方式对本发明的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法作进一步具体说明。
一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，
将加热炉均热段上部的平焰烧嘴划分为左、中、右三个区域，并根据划分分别建立独立的电子阀与孔板，所述电子阀通过分别接收基础自动化控制机的控制指令，形成三套独立的流量控制调节响应；
于粗轧机出钢端部设置检测板坯表面各位置温度的检测端，
于过程控制机的数据处理端开发温度均匀性调控运算单元，所述温度均匀性调控运算单元用于处理加热炉均热段上部左、中、右三个区域的温度设定值，并根据温度设定值完成运算，形成相应控制指令；
所述的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，通过检测端完成板坯表面长度方向各位置温度的实时检测，并将检测结果通过基础自动化控制机传输给过程控制机；由过程控制机调用温度均匀性调控运算单元完成相应计算后生成相应控制指令，过程控制机根据相应控制指令完成计算、生成最终的动作控制指令下发给基础自动化控制机，基础自动化控制机根据动作控制指令控制动作执行端的相应动作调节，完成加热炉均热段上部平焰烧嘴及加热炉温度均匀性的控制。
如图3所示，
所述温度均匀性调控运算单元根据下述逻辑步序进行：
S1：根据检测端采集的当前板坯长度方向各位置的表面温度实时值，计算该板坯的温度极差值；
S2：将温度极差值与极差参考值进行比较，
若温度极差值小于等于极差参考值，则终止当前板坯计算；
若温度极差值大于极差参考值，则进入步骤S3；
S3：温度均匀性调控运算单元计算板坯左、中、右三个区域各自的平均温度值；
S4：将三个区域的平均温度值进行两两相差比较，得出两侧均值的差C1、得出中部区域的均值与两侧均值中较高侧均值的差的绝对值C2；
若C1小于等于均值参考值C1均，且C2小于等于均值参照值C2均，则终止当前板坯的计算；
若C1大于设定参考值C1均，或C2大于设定参照值C2均，则进入步骤S5；
S5：温度均匀性调控运算单元完成加热炉均热段上部左、中、右三个区域的调控运算、形成调控指令，并根据调控指令最终形成流量调节指令下发至基础自动化控制机；
S6：基础自动化控制机根据流量调节指令控制加热炉均热段上部三个区域相应电子阀完成相应动作。
其中，
所述的完成左、中、右三个区域的调控运算、形成调控指令，依据C1大于均值参考值C1均、C2大于均值参照值C2均分别建立调控指令，具体依据下述判定关系进行：
Ⅰ、两侧平均温度值的差值大于设定参考值C1均时：
A：当均值较高侧的最高点温度-均值较低侧的最低点温度≦19℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高10℃；
B：当均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>19℃且≦33℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高20℃；
C：当均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>33℃且≦37℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高30℃；
D：当均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>37℃且均值较高侧最高点温度-板坯中部温度最低点温度>37℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高10℃，均值较高侧设定温度降低50℃；
E：当均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>37℃且均值较高侧最高点温度-板坯中部温度最低点温度<＝37℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高40℃，均值较高侧设定温度降低10℃；
Ⅱ、板坯中部温度均值大于均值较高侧温度均值设定参考值C2均以上时：
A1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度≦25℃时，中间平焰烧嘴无操作；
B1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度>25℃且≦30℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低20℃；
C1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度>30℃且≦35℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低30℃；
D1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度>35℃且≦40℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低50℃；
E1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度>40℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低50℃，左、右两侧温度都升高20℃；
Ⅲ、两侧均值中较高侧均值大于板坯中部温度均值设定参考值C2均以上时：
A2：当均值较高侧最高点温度-板坯中间温度最低点温度>37℃且均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>37℃时，中间平焰烧嘴设定温度升高10℃；
B2：当均值较高侧最高点温度-板坯中间温度最低点温度>37℃且均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度≦37℃时，中间平焰烧嘴设定温度升高50℃；
上述中，若平焰烧嘴有一个区域需要升温，但板坯全长温度最高点在这一区域，则不做任何操作；
上述中，若平焰烧嘴有一个区域需要降温，但板坯全长温度最低点在这一区域，则不做任何操作。
其中，
所述的检测端为红外线测温探头。
其中，
步骤S1中所述的计算该板坯的温度极差值具体为：
温度均匀性调控运算单元读取板坯各点的有效数据，再减去板坯长度方向的最左边两个点的数值和最右边两个点的数值，剩下所有值中的最大值与最小值的差值即为该板坯的温度极差值。
其中，
步骤S2中所述的极差参考值设定为20℃。
其中，
步骤S3中所述的左、中、右三个区域各自的平均温度值，具体为：
板坯长度方向上加热炉左侧25％区域的测温点均值为板坯的左侧平均温度值；
板坯长度方向上加热炉右侧25％区域的测温点均值为板坯的右侧平均温度值；
板坯长度方向上剩余区域的测温点均值为板坯的中部平均温度值。
其中，
步骤S4中所述的设定参考值C1均为3.5℃。
其中，
步骤S4中所述的设定参考值C2均为4.5℃。
原理&实施例
原理简述：
步骤一：在步进式加热炉的均热段上部安装左右两侧各多列平焰烧嘴，中部安装多列平焰烧嘴。左、中、右三个区域的平焰烧嘴的温度设定和相应的空气煤气流量设定都分开通过计算机设置，相对应的电子阀门和孔板也分为三套。参见图1、图2。
步骤二：在热轧产线中的粗轧过后安装红外线测温探头，如图4所示，可以一次沿一块板坯长度方向上扫描若干个点的表面温度(约90-110个测温点)。过程计算机读取当前出炉板坯表面上各个点的测温数据，板坯长度方向对应加热炉宽度方向。这些测温数据全部实时储存在热轧产线的计算机系统里并绘制图像显示在操作台上(如图5所示)。
步骤三：根据读取扫描的板坯各点的有效数据计算板坯的极差。具体为：减去板坯长度方向的最左边两个点的值和最右边两个点的值，剩下所有点的最大值减去最小值就是该块板坯的极差。
步骤四：判断极差是否大于极差参考值(本案中极差参考值为20℃)。如果小于极差参考值则不进行任何操作，反之则继续下一步操作。
步骤五：计算该块板坯在左中右三个位置的温度均值。由于均热段顶部的平焰烧嘴个数一般左侧占25％，中间占50％，右侧占25％。所以板坯长度方向上的测温点靠加热炉左侧的25％为左侧，其测温点均值为板坯的左侧温度均值，靠加热炉右侧的25％为右侧，其测温点均值为板坯的右侧温度均值，剩下点的均值为板坯中部温度均值。
步骤六：判断三个位置的温度均值差是否在均值参考值范围内，如果在则不进行任何操作，反之则继续下一步操作。具体参考值范围和判断方法，根据如下确定：
当左右两侧的板坯温度均值，一侧高于另一侧3.5℃以上，则对左右两侧平焰烧嘴进行进一步操作，反之两侧平焰烧嘴不做操作。
当中间温度均值大于或小于两侧温度中较大的均值4.5℃以上，则对均热段中间平焰烧嘴进行进一步操作。
步骤七：根据左右和中间温度极值大小，进行均热段平焰烧嘴的相关控温操作。具体的判断、操作，根据如下确定：
假设A侧：板坯左右两侧温度均值较高侧；B侧：板坯左右两侧温度均值较低侧；
板坯左右两侧温度均值一侧(A侧)大于另一侧(B侧)均值3.5℃以上时：
A)当A侧最高点温度-B侧温度最低点温度<＝19℃时，B侧平焰烧嘴设定温度提高10℃；
B)当A侧最高点温度-B侧温度最低点温度>19℃且<＝33℃时，B侧平焰烧嘴设定温度提高20℃；
C)当A侧最高点温度-B侧温度最低点温度>33℃且<＝37℃时，B侧平焰烧嘴设定温度提高30℃；
D)当A侧最高点温度-B侧温度最低点温度>37℃且A侧最高点温度-板坯中部温度最低点温度>37℃时，B侧平焰烧嘴设定温度提高10℃，A侧设定温度降低50℃；
E)当A侧最高点温度-B侧温度最低点温度>37℃且A侧最高点温度-板坯中部温度最低点温度<＝37℃时，B侧平焰烧嘴设定温度提高40℃，A侧设定温度降低10℃。
板坯中部温度均值大于A侧温度均值4.5℃以上时：
A1)当中部最高点温度-A侧最低点温度<＝25℃时，中间平焰烧嘴无操作；
B1)当中部最高点温度-A侧最低点温度>25℃且<＝30℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低20℃；
C1)当中部最高点温度-A侧最低点温度>30℃且<＝35℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低30℃；
D1)当中部最高点温度-A侧最低点温度>35℃且<＝40℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低50℃；
E1)当中部最高点温度-A侧最低点温度>40℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低50℃，A、B两侧温度都升高20℃。
板坯中部温度均值小于A侧均值4.5℃以上时：
A2)当A侧最高点温度-板坯中间温度最低点温度>37℃且A侧最高点温度-B侧温度最低点温度>37℃时，中间平焰烧嘴设定温度升高10℃；
B2)当A侧最高点温度-板坯中间温度最低点温度>37℃且A侧最高点温度-B侧温度最低点温度<＝37℃时，中间平焰烧嘴设定温度升高50℃；
如果平焰烧嘴有一侧需要升温，但板坯全长温度最高点在这一侧，则不做任何操作；
如果平焰烧嘴有一侧需要降温，但板坯全长温度最低点在这一侧，则不做任何操作。
步骤八：当新的板坯进行测温，重复步骤二至七。
上述方法首先把均热段平焰烧嘴改造成左、中、右三个区域灵活控制。其次，生产时把粗轧后的板坯测温数据储存到过程控制机中。过程控制机得到测温数据后首先计算板坯的极差来判断炉内温度是否均匀；然后再根据板坯在左中右三个位置处的均值和极值来控制均热段平焰烧嘴左、中、右三个区域的温度。该方法通过平焰烧嘴的控制改造以及板坯温度测温数据的反馈，实现了加热炉均热段的自动燃烧控制并提高炉内温度均匀性和出炉板坯温度均匀性。
实施例：
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以某热轧产线为例，通过本发明所述的设计和控制方法确定产线加热炉(参见图1、2)，尤其是均热段上部平焰烧嘴的布置与控制，计算出炉板坯的极差、左中右三位置处的均值和极值，通过计算机模型的判断标准来控制均热段上部平焰烧嘴各个区域的温度设定。
根据热轧产线某次生产一批温度极差要求很高的板坯为例，加热炉均热段平焰烧嘴根据单块板坯实现自动控制方法的步骤如下：
1.步进式加热炉均热段上部平焰烧嘴采用左、中、右三个区域分开控制。每个区域有相对应的电子阀门和孔板，可以单独通过计算机控制每个区的空气、煤气流量。
2.在热轧产线中的粗轧过后安装红外线测温探头，如图3所示，可以一次沿板坯长度方向上扫描若干个点的表面温度(90个点)并储存到过程控制机里。过程控制机读取当前出炉板坯表面上各个点的测温数据。具体数据见表1：
表1出炉板坯具体测温数据
| 测温点 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 温度℃ | 974.31 | 975.19 | 967.28 | 967.57 | 970.8 | 974.9 | 976.95 | 975.78 | 974.9 | 975.48 |
| 测温点 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| 温度℃ | 977.24 | 968.75 | 966.99 | 965.82 | 958.78 | 957.91 | 960.54 | 962.59 | 965.23 | 964.06 |
| 测温点 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |
| 温度℃ | 962.89 | 962.89 | 959.66 | 953.51 | 948.82 | 947.07 | 951.75 | 954.39 | 954.39 | 955.85 |
| 测温点 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 |
| 温度℃ | 955.85 | 954.98 | 954.1 | 950.29 | 947.07 | 944.43 | 943.84 | 944.72 | 947.94 | 951.75 |
| 测温点 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 |
| 温度℃ | 950.58 | 952.63 | 950.87 | 949.7 | 947.94 | 947.65 | 943.55 | 945.89 | 949.7 | 950.58 |
| 测温点 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 |
| 温度℃ | 948.53 | 949.7 | 947.94 | 947.94 | 944.43 | 939.74 | 943.26 | 946.19 | 947.65 | 950 |
| 测温点 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 |
| 温度℃ | 951.17 | 952.63 | 950.87 | 948.82 | 944.43 | 946.77 | 951.46 | 958.2 | 957.61 | 957.03 |
| 测温点 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 |
| 温度℃ | 957.91 | 953.8 | 950.87 | 947.65 | 943.26 | 945.6 | 954.68 | 956.44 | 959.37 | 958.2 |
| 测温点 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 |
| 温度℃ | 955.85 | 956.15 | 950.58 | 947.65 | 948.24 | 949.12 | 955.85 | 952.34 | 957.32 | 956.15 |
3.根据读取板坯各个有效点的数据计算板坯的极差。极差计算方法：删除板坯长度方向的最左边两个点的值和最右边两个点的值，剩下所有点的最大值减去最小值就是该块板坯的极差。
该块板坯剩下所有点的最大值是第11个测温点，温度是977.24℃，最小值是第56个测温点，温度是939.74℃。该块板坯的极差＝977.24-939.74＝37.5℃。
4.该块板坯的极差大于极差参考值20℃，需要进行进一步判断。
5.计算该块板坯在左中右三个位置的温度均值。该块板坯的有效测温点为86个，前25％的点也就是第3个点～第24个点为板坯左侧点；中间50％的点也就是第25个～第66个点为板坯中间点；后25％的点也就是第67个点～88个点为板坯右侧点。经计算该块板坯左侧均值为966.84℃，中间均值为948.96℃，右侧均值为953.08℃。
6.板坯左侧均值-右侧均值＝966.84℃-953.08℃＝13.76℃>3.5℃，则对平焰烧嘴两侧进行操作；板坯左侧均值-中间均值＝966.84-948.96℃＝17.88℃>4.5℃，则对平焰烧嘴中部进行操作。
7.板坯左侧温度最高值为第11个测温点，温度是977.24℃；板坯右侧温度最低值为第75个测温点，温度是943.26℃。左侧温度最高值-右侧温度最低值＝977.24-943.26＝33.98℃。33.98>33℃且<＝37℃，对均热段右侧平焰烧嘴提高30℃。
8.板坯左侧温度最高值为第11个测温点，温度是977.24℃；板坯中间温度最低值为第56个测温点，温度是939.74℃。左侧温度最高值-中部温度最低值＝977.24℃-939.74℃＝37.5℃。37.5℃>37℃且左侧温度最高值-右侧温度最低值＝33.98℃<＝37℃，对均热段中部平焰烧嘴提高50℃。
9.当新的板坯进行测温，重复步骤1～6。
加热炉平焰烧嘴中间和右侧需要升温，板坯全长温度最高点在左侧，不存在加热方向矛盾现象。
实施效果：
加热炉(参见图1、2)生产完成了两个批次的同一牌号的板坯生产，该牌号的板坯出炉温度均匀性要求极高。一个批次不对加热炉均热段进行相关控制；另外一个批次使用了本发明实施例给出的方法，根据每一块板坯的出炉测温数据进行均热段平焰烧嘴的控制反馈。板坯出炉温度均匀性在相同出钢节奏的情况下有显著提高。
常规控制生产批次：
共生产板坯40块。板坯出炉表面平均温度极差为25.4℃，出钢节奏380秒，温度极差小于20℃的合格板坯有10块，占25％。
新控制生产批次：
共生产板坯50块。板坯出炉表面平均温度极差为18.8℃，出钢节奏382秒，温度极差小于20℃的合格板坯有37块，占74％。
本发明的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，
对加热炉均热段上部的平焰烧嘴建立左、中、右三个区域的分开控制；通过三个区域的分别调控达到稳定加热炉内炉温，提高出炉板坯温度均匀性的目的；
生产时，针对出炉温度均匀性要求较高的板坯，根据当前新出炉的板坯表面长度方向各位置的测温数据高低，由过程控制机调用温度均匀性调控运算单元完成相应计算并自动判断加热炉内，尤其是均热段内的温度均匀性，包括炉内的两侧、中间温度的均匀性。
过程控制机根据判断结果、生成最终的动作控制指令下发给基础自动化控制机，基础自动化控制机根据动作控制指令控制相应区域电子阀的开度，形成对均热段平焰烧嘴各个区域的温度设定和流量大小的调控，完成加热炉温度均匀性的控制。
Claims (7)
1.一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
将加热炉均热段上部的平焰烧嘴划分为左、中、右三个区域，并根据划分分别建立独立的电子阀与孔板，所述电子阀通过分别接收基础自动化控制机的控制指令，形成三套独立的流量控制调节响应；
于粗轧机出钢端部设置检测板坯表面各位置温度的检测端，
于过程控制机的数据处理端开发温度均匀性调控运算单元，所述温度均匀性调控运算单元用于处理加热炉均热段上部左、中、右三个区域的温度设定值，并根据温度设定值完成运算，形成相应控制指令；
所述的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，通过检测端完成板坯表面长度方向各位置温度的实时检测，并将检测结果通过基础自动化控制机传输给过程控制机；由过程控制机调用温度均匀性调控运算单元完成相应计算后生成相应控制指令，过程控制机根据相应控制指令完成计算、生成最终的动作控制指令下发给基础自动化控制机，基础自动化控制机根据动作控制指令控制动作执行端的相应动作调节，完成加热炉均热段上部平焰烧嘴及加热炉温度均匀性的控制；
所述温度均匀性调控运算单元根据下述逻辑步序进行：
S1：根据检测端采集的当前板坯长度方向各位置的表面温度实时值，计算该板坯的温度极差值；
S2：将温度极差值与极差参考值进行比较，
若温度极差值小于等于极差参考值，则终止当前板坯计算；
若温度极差值大于极差参考值，则进入步骤S3；
S3：温度均匀性调控运算单元计算板坯左、中、右三个区域各自的平均温度值；
S4：将三个区域的平均温度值进行两两相差比较，得出两侧均值的差C1、得出中部区域的均值与两侧均值中较高侧均值的差的绝对值C2；
若C1小于等于均值参考值C1均，且C2小于等于均值参照值C2均，则终止当前板坯的计算；
若C1大于设定参考值C1均，或C2大于设定参照值C2均，则进入步骤S5；
S5：温度均匀性调控运算单元完成加热炉均热段上部左、中、右三个区域的调控运算、形成调控指令，并根据调控指令最终形成流量调节指令下发至基础自动化控制机；
S6：基础自动化控制机根据流量调节指令控制加热炉均热段上部三个区域相应电子阀完成相应动作；
所述的完成左、中、右三个区域的调控运算、形成调控指令，依据C1大于均值参考值C1均、C2大于均值参照值C2均分别建立调控指令，具体依据下述判定关系进行：
Ⅰ、两侧平均温度值的差值大于设定参考值C1均时：
A：当均值较高侧的最高点温度-均值较低侧的最低点温度≦19℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高10℃；
B：当均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>19℃且≦33℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高20℃；
C：当均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>33℃且≦37℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高30℃；
D：当均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>37℃且均值较高侧最高点温度-板坯中部温度最低点温度>37℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高10℃，均值较高侧设定温度降低50℃；
E：当均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>37℃且均值较高侧最高点温度-板坯中部温度最低点温度<=37℃时，均值较低侧平焰烧嘴设定温度提高40℃，均值较高侧设定温度降低10℃；
Ⅱ、板坯中部温度均值大于均值较高侧温度均值设定参考值C2均以上时：
A1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度≦25℃时，中间平焰烧嘴无操作；
B1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度>25℃且≦30℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低20℃；
C1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度>30℃且≦35℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低30℃；
D1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度>35℃且≦40℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低50℃；
E1：当中部最高点温度-均值较高侧最低点温度>40℃时，中间平焰烧嘴设定温度降低50℃，左、右两侧温度都升高20℃；
Ⅲ、两侧均值中较高侧均值大于板坯中部温度均值设定参考值C2均以上时：
A2：当均值较高侧最高点温度-板坯中间温度最低点温度>37℃且均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度>37℃时，中间平焰烧嘴设定温度升高10℃；
B2：当均值较高侧最高点温度-板坯中间温度最低点温度>37℃且均值较高侧最高点温度-均值较低侧温度最低点温度≦37℃时，中间平焰烧嘴设定温度升高50℃；
上述中，若平焰烧嘴有一个区域需要升温，但板坯全长温度最高点在这一区域，则不做任何操作；
上述中，若平焰烧嘴有一个区域需要降温，但板坯全长温度最低点在这一区域，则不做任何操作。
2.根据权利要求1所述的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
所述的检测端为红外线测温探头。
3.根据权利要求1所述的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
步骤S1中所述的计算该板坯的温度极差值具体为：
温度均匀性调控运算单元读取板坯各点的有效数据，再减去板坯长度方向的最左边两个点的数值和最右边两个点的数值，剩下所有值中的最大值与最小值的差值即为该板坯的温度极差值。
4.根据权利要求1所述的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
步骤S2中所述的极差参考值设定为20℃。
5.根据权利要求1所述的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
步骤S3中所述的左、中、右三个区域各自的平均温度值，具体为：
板坯长度方向上加热炉左侧25%区域的测温点均值为板坯的左侧平均温度值；
板坯长度方向上加热炉右侧25%区域的测温点均值为板坯的右侧平均温度值；
板坯长度方向上剩余区域的测温点均值为板坯的中部平均温度值。
6.根据权利要求1所述的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
步骤S4中所述的设定参考值C1均为3.5℃。
7.根据权利要求1所述的一种提升加热炉温度均匀性的控制方法，其特征在于：
步骤S4中所述的设定参考值C2均为4.5℃。
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