CN114317937A - 一种在加热炉内分段加热热轧板坯的时间控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在加热炉内分段加热热轧板坯的时间控制方法，属于热轧板坯加热技术领域，包括以下步骤：加热炉分段、测量入炉温度、确定热轧成品厚度、计算出段温度、计算吸热量、计算各段的最低加热时间和总时长；通过将加热炉分段，计算出板坯在各个加热段需要加热的时间，通过控制加热炉完成各个加热段的加热时长，保证生产率的前提下控制板坯的温度均匀性，降低氧化烧损，提高加热炉作业率。
Description
技术领域
本发明属于热轧板坯加热技术领域，涉及一种在加热炉内分段加热热轧板坯的时间控制方法。
背景技术
加热炉是轧钢行业中重要的生产设备之一，加热炉的生产过程是：钢坯由装钢侧装入、加热并往前运送、达到所需温度后、通过出钢口出炉、沿着辊道送向轧机，板坯出钢温度是影响板坯能否正常轧制和轧制质量的关键因素之一，在实际轧制过程中，由于受到产量控制，轧制节奏等客观因素的影响为保证生产节奏，板坯在炉内快速加热、快速轧制，仅仅重点关注了板坯的出钢温度和总的在炉时间，这样造成板坯在炉内各加热段时间极不均匀且无法掌握具体在某一段的时间，导致在集中加热段的时间不足，板坯出钢后温度偏低，板坯温度不均，生产线无法轧制，造成轧线停产“等钢温”现象。
由于该生产线各个加热段末没有温度检测装置，导致无法掌控各个加热段末的实际温度，因此无法按段末温度要求进行控制，导致板坯在加热过程中会出现板坯上下表面温度不均，长度方向上温度不均的情况，严重时会在轧制过程中出现翘头、扣头的不良影响。在这种情况的基础上，我们研究如何在不增加温度检测装置的前提下，通过控制板坯在炉内各个加热段的时间及提升燃烧问题的情况下确保板坯加热温度的均匀性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种在加热炉内分段加热热轧板坯的时间控制方法，该一种在加热炉内分段加热热轧板坯的时间控制方法为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种在加热炉内分段加热热轧板坯的时间控制方法，包括以下步骤，
(1)加热炉分段：将加热炉沿入炉端至出炉端分为预热段、加热Ⅰ段、加热Ⅱ段、均热段；
(2)测量入炉温度T[0]，单位为度；确定热轧成品厚度h，单位为mm；
(3)计算出段温度T[i]：各段的出段温度T[i]，计算公式如下，
T[i]＝k[i]*Tout
式中i取1-4，预热段为T[1]、加热Ⅰ段为T[2]、加热Ⅱ段为T[3]、均热段为T[4]，k[i]加热段的出段温度计算系数，按照以下取值：
当0≤T[0]≤300，k[1]取0.58、k[2]取0.84、k[3]取0.95、k[4]取1；
当300＜T[0]≤500，k[1]取0.62、k[2]取0.85、k[3]取0.96、k[4]取1；
当T[0]＞500，k[1]取0.65、k[2]取0.86、k[3]取0.97、k[4]取1；
式中出炉温度Tout随热轧成品厚度h变化而变化计算，计算公式如下：
Tout＝-2.381*h2+6.1905*h+1248.6
式中h取值为2-8；
(4)计算吸热量：Q[i]为单位质量热轧板坯从入段温度加热至出段温度所需要的吸热量，通过从入段温度到出段温度区间对比热进行积分获得，计算公式如下：
C(t)为不同温度下的钢材的比热值，参照《实用热物理性质手册》(P650-P665,表5-1至表5-12)；
(5)计算各段的最低加热时间Time[i]：Time[i]计算公式如下：
Time[i]＝Q[i]*V[i]
式中i取1-4，V[i]为加热段的加热能力特性参数，表示单位质量钢坯在段内吸收单位热量所需时间；
则总在炉加热时间TimeFur＝Time[1]+Time[2]+Time[3]+Time[4]。
优选的，所述预热段为从入炉侧到炉内13米，所述加热Ⅰ段为从炉内13米至22米，所述加热Ⅱ段为从炉内22米至30米位置，所述均热段为从炉内30米至出炉侧位置。
优选的，所述加热炉为步进式加热炉。
优选的，所述热轧板坯为同一厚度板坯，初始厚度为220mm。
优选的，所述V[i]采用测温实验测出的升温曲线计算得出，计算公式如下:
式中Time0[i-1]为测温实验升温曲线上钢坯进入第i加热段时间，Time0[i]为钢坯出第i加热段时间，T0[i-1]为钢坯进入第i加热段平均温度，T0[i]为钢坯出第i加热段平均温度，C(t)为不同温度下的钢材的比热值，参照《实用热物理性质手册》(P650-P665,表5-1至表5-12)；
测温实验是预先在一块实验坯内不同位置预埋测温热电偶元器件，并连接到测温记录仪内，将测温记录仪经过隔热保护后并与实验坯一起入炉加热，出炉后冷却取出仪表，并导出数据；在测温实验过程中，测温仪定时记录钢坯内部温度数据，最后形成钢坯在炉内加热过程的升温曲线。
优选的，所述加热炉外接控制系统，所述控制系统包括加热炉行进控制启停装置、位置测量装置、温度传感器、计时装置和显示装置。
有益效果：通过将加热炉分段，计算出板坯在各个加热段需要加热的时间，通过控制加热炉完成各个加热段的加热时长，保证生产率的前提下控制板坯的温度均匀性，降低氧化烧损，提高加热炉作业率。
附图说明
图1为测温实验升温曲线示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
实施例1：
本发明提供一种技术方案，一种在加热炉内分段加热热轧板坯的时间控制方法，包括以下步骤，
(1)加热炉分段：将加热炉沿入炉端至出炉端分为预热段、加热Ⅰ段、加热Ⅱ段、均热段；
(2)测量入炉温度T[0]，单位为度；确定热轧成品厚度h，单位为mm；
(3)计算出段温度T[i]：各段的出段温度T[i]，计算公式如下，
T[i]＝k[i]*Tout
式中i取1-4，预热段为T[1]、加热Ⅰ段为T[2]、加热Ⅱ段为T[3]、均热段为T[4]，k[i]加热段的出段温度计算系数，按照以下取值：
当0≤T[0]≤300，k[1]取0.58、k[2]取0.84、k[3]取0.95、k[4]取1；
当300＜T[0]≤500，k[1]取0.62、k[2]取0.85、k[3]取0.96、k[4]取1；
当T[0]＞500，k[1]取0.65、k[2]取0.86、k[3]取0.97、k[4]取1；
式中出炉温度Tout随热轧成品厚度h变化而变化计算，计算公式如下：
Tout＝-2.381*h2+6.1905*h+1248.6
式中h取值为2-8，当h值实测值位于2-8之间，取实测值；当h值实测值小于2，则取2；当h实测值大于8则取8；
(4)计算吸热量：Q[i]为单位质量热轧板坯从入段温度加热至出段温度所需要的吸热量，通过从入段温度到出段温度区间对比热进行积分获得，计算公式如下：
C(t)为不同温度下的钢材的比热值，参照《实用热物理性质手册》(P650-P665,表5-1至表5-12)；
(5)计算各段的最低加热时间Time[i]：Time[i]计算公式如下：
Time[i]＝Q[i]*V[i]
式中i取1-4，V[i]为加热段的加热能力特性参数，表示单位质量钢坯在段内吸收单位热量所需时间；
则总在炉加热时间TimeFur＝Time[1]+Time[2]+Time[3]+Time[4]。
进一步地，预热段为从入炉侧到炉内13米，所述加热Ⅰ段为从炉内13米至22米，所述加热Ⅱ段为从炉内22米至30米位置，所述均热段为从炉内30米至出炉侧位置。
进一步地，加热炉为步进式加热炉。
进一步地，热轧板坯为同一厚度板坯，初始厚度为220mm。
进一步地，V[i]采用测温实验测出的升温曲线计算得出，计算公式如下:
式中Time0[i-1]为测温实验升温曲线上钢坯进入第i加热段时间，Time0[i]为钢坯出第i加热段时间，T0[i-1]为钢坯进入第i加热段平均温度，T0[i]为钢坯出第i加热段平均温度，C(t)为不同温度下的钢材的比热值，参照《实用热物理性质手册》(P650-P665,表5-1至表5-12)。
进一步地，加热炉外接控制系统，所述控制系统包括加热炉行进控制启停装置、位置测量装置、温度传感器、计时装置和显示装置；显示装置可以显示测量到的位置、温度和时间信息，方便工作人员观察控制，加热炉行进控制启停装置用于启动或暂停热轧板坯在炉内的前进或暂停。
实施例2：
本发明提供一种技术方案,在实施例1的基础上，以某钢厂某步进式加热炉为例，
(1)加热炉分段：将加热炉沿入炉端至出炉端分为预热段、加热Ⅰ段、加热Ⅱ段、均热段；加热炉总长36.5米，预热段为从入炉侧到炉内13米，所述加热Ⅰ段为从炉内13米至22米，所述加热Ⅱ段为从炉内22米至30米位置，所述均热段为从炉内30米至出炉侧36.5米位置。
(2)测量入炉温度T[0]，单位为度；确定将厚度220mm的板坯加工为热轧成品的厚度h，单位为mm，热轧成品厚度h取2.5、4.75和7.5三种值；
一批次有12个热轧板坯，以1-12进行编号，实测数据见表1，
(3)计算出段温度T[i]：各段的出段温度T[i]，计算公式如下，
T[i]＝k[i]*Tout
式中i取1-4，预热段为T[1]、加热Ⅰ段为T[2]、加热Ⅱ段为T[3]、均热段为T[4]，k[i]加热段的出段温度计算系数，按照以下取值：
当0≤T[0]≤300，k[1]取0.58、k[2]取0.84、k[3]取0.95、k[4]取1；
当300＜T[0]≤500，k[1]取0.62、k[2]取0.85、k[3]取0.96、k[4]取1；
当T[0]＞500，k[1]取0.65、k[2]取0.86、k[3]取0.97、k[4]取1；
式中出炉温度Tout随热轧成品厚度h变化而变化计算，计算公式如下：
Tout＝-2.381*h2+6.1905*h+1248.6
式中h取值为2-8；各个热轧板坯的计算结果见表1；
(4)计算吸热量：Q[i]为单位质量热轧板坯从入段温度加热至出段温度所需要的吸热量，通过从入段温度到出段温度区间对比热进行积分获得，计算公式如下：
C(t)为不同温度下的钢材的比热值，参照《实用热物理性质手册》(P650-P665,表5-1至表5-12)；结果见表1，
(5)计算各段的最低加热时间Time[i]：Time[i]计算公式如下：
Time[i]＝Q[i]*V[i]
式中i取1-4，V[i]为加热段的加热能力特性参数，表示单位质量钢坯在段内吸收单位热量所需时间；采用测温实验测出的升温曲线计算得出V[1]取2.97*10(-4)，V[2]取1.83*10(-4)，V[3]取3.25*10(-4)，V[4]取5.9*10(-4)，
则总在炉加热时间TimeFur＝Time[1]+Time[2]+Time[3]+Time[4],
计算结果见表2；
表1实验数据表其一
| 序号 | 钢种 | T[0] | h | T[1] | T[2] | T[3] | T[4] |
| 1 | Q325B | 550 | 2.5 | 812 | 1074 | 1211 | 1249 |
| 2 | Q325B | 450 | 2.5 | 774 | 1062 | 1199 | 1249 |
| 3 | Q325B | 350 | 2.5 | 774 | 1062 | 1199 | 1249 |
| 4 | Q325B | 20 | 2.5 | 724 | 1049 | 1187 | 1249 |
| 5 | Q325B | 550 | 4.75 | 798 | 1056 | 1191 | 1228 |
| 6 | Q325B | 450 | 4.75 | 761 | 1044 | 1179 | 1228 |
| 7 | Q325B | 350 | 4.75 | 761 | 1044 | 1179 | 1228 |
| 8 | Q325B | 20 | 4.75 | 712 | 1032 | 1167 | 1228 |
| 9 | Q325B | 550 | 7.5 | 755 | 998 | 1126 | 1161 |
| 10 | Q325B | 450 | 7.5 | 720 | 987 | 1115 | 1161 |
| 11 | Q325B | 350 | 7.5 | 720 | 987 | 1115 | 1161 |
| 12 | Q325B | 20 | 7.5 | 673 | 975 | 1103 | 1161 |
表2实验数据表其二
计算出各个热轧板坯在各个段的最低加热时长，可以在保证生产率的前提下控制板坯的温度均匀性，降低氧化烧损，提高加热炉作业率。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种在加热炉内分段加热热轧板坯的时间控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
(1)加热炉分段：将加热炉沿入炉端至出炉端分为预热段、加热Ⅰ段、加热Ⅱ段、均热段；
(2)测量入炉温度T[0]，单位为度；确定热轧成品的厚度h，单位为mm；
(3)计算出段温度T[i]：各段的出段温度T[i]，计算公式如下，
T[i]＝k[i]*Tout
式中i取1-4，预热段为T[1]、加热Ⅰ段为T[2]、加热Ⅱ段为T[3]、均热段为T[4]，k[i]加热段的出段温度计算系数，按照以下取值：
当0≤T[0]≤300，k[1]取0.58、k[2]取0.84、k[3]取0.95、k[4]取1；
当300＜T[0]≤500，k[1]取0.62、k[2]取0.85、k[3]取0.96、k[4]取1；
当T[0]＞500，k[1]取0.65、k[2]取0.86、k[3]取0.97、k[4]取1；
式中出炉温度Tout随热轧成品厚度h变化而变化，计算公式如下：
Tout＝-2.381*h2+6.1905*h+1248.6
式中h取值为2-8；
(4)计算吸热量：Q[i]为单位质量热轧板坯从入段温度加热至出段温度所需要的吸热量，通过从入段温度到出段温度区间对比热进行积分获得，计算公式如下：
C(t)为不同温度下的钢材的比热值，参照《实用热物理性质手册》(P650-P665,表5-1至表5-12)；
(5)计算各段的最低加热时间Time[i]：Time[i]计算公式如下：
Time[i]＝Q[i]*V[i]
式中i取1-4，V[i]为加热段的加热能力特性参数，表示单位质量钢坯在段内吸收单位热量所需时间；
则总在炉加热时间TimeFur＝Time[1]+Time[2]+Time[3]+Time[4]。
2.根据权利要求1所述的一种在加热炉内分段加热热轧板坯的时间控制方法，其特征在于：所述预热段为从入炉侧到炉内13米，所述加热Ⅰ段为从炉内13米至22米，所述加热Ⅱ段为从炉内22米至30米位置，所述均热段为从炉内30米至出炉侧位置。
3.根据权利要求1所述的一种在加热炉内分段加热热轧板坯的时间控制方法，其特征在于：所述加热炉为步进式加热炉。
4.根据权利要求1所述的一种在加热炉内分段加热热轧板坯的时间控制方法，其特征在于：所述热轧板坯为同一厚度板坯，初始厚度为220mm。
5.根据权利要求1所述的一种在加热炉内分段加热热轧板坯的时间控制方法，其特征在于：所述V[i]采用测温实验测出的升温曲线计算得出，计算公式如下:
式中Time0[i-1]为测温实验升温曲线上钢坯进入第i加热段时间，Time0[i]为钢坯出第i加热段时间，T0[i-1]为钢坯进入第i加热段平均温度，T0[i]为钢坯出第i加热段平均温度，C(t)为不同温度下的钢材的比热值，参照《实用热物理性质手册》(P650-P665,表5-1至表5-12)。
6.根据权利要求1所述的一种在加热炉内分段加热热轧板坯的时间控制方法，其特征在于：所述加热炉外接控制系统，所述控制系统包括加热炉行进控制启停装置、位置测量装置、温度传感器、计时装置和显示装置。
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