CN115354141B - 一种加热炉功率的控制方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加热炉功率的控制方法、装置、电子设备及介质，所述方法包括：获取进入到加热炉的带钢的运行速度以及进入加热炉的带钢长度；基于运行速度、带钢长度以及预设变化曲线，确定带钢的增量温度，预设变化曲线为带钢的温度随带钢运行的时间变化的梯度曲线；基于增量温度以及出口初始温度，确定带钢在加热炉出口处的出口目标温度；基于出口目标温度以及带钢入口温度，确定出加热带钢所需的功率，其中，出口初始温度以及带钢入口温度均为设定值。该方法解决了现有技术由于对带钢加热区的燃烧过程进行统一控制而存在的带钢合格率低的技术问题。

Description

一种加热炉功率的控制方法、装置、电子设备及介质
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种加热炉功率的控制方法、装置、电子设备及介质。
背景技术
冷轧厂连退线是一种连续生产线，其分为入口段、工艺段以及出口段，而连退线中的加热区是退火炉的重要区域，加热区要求退火曲线稳定，因此，加热区的燃烧需要合理控制。现有技术是对带钢加热区的燃烧过程进行统一控制，但是采用相同的加热功率进行控制，易导致带钢发生瓢曲，严重时甚至会产生炉内断带事故，由于炉内生产过程速度巨变，也会引起带钢性能不稳定，从而生产出的带钢合格率较低。
发明内容
本申请实施例提供的一种加热炉功率的控制方法、装置、电子设备及介质，解决了现有技术由于对带钢加热区的燃烧过程进行统一控制而存在的带钢合格率低的技术问题，有效地提高了带钢的性能。
第一方面，本发明通过本发明的一实施例提供如下技术方案：
一种加热炉功率的控制方法，获取进入到加热炉的带钢的运行速度以及进入所述加热炉的带钢长度；基于所述运行速度、所述带钢长度以及预设变化曲线，确定所述带钢的增量温度，所述预设变化曲线为所述带钢的温度随所述带钢运行的时间变化的梯度曲线；基于所述增量温度以及出口初始温度，确定所述带钢在所述加热炉出口处的出口目标温度；基于所述出口目标温度以及带钢入口温度，确定出所述加热炉加热所述带钢所需的功率，其中，所述出口初始温度以及所述带钢入口温度均为设定值。
优选地，所述获取进入到加热炉的带钢的运行速度以及进入所述加热炉的带钢长度之前，还包括：基于所述带钢的钢种与规格，设定所述预设变化曲线。
优选地，所述基于所述运行速度、所述带钢长度以及预设梯度曲线，确定所述带钢的增量温度，包括：将所述带钢长度与所述预设梯度曲线中的梯度增量的乘积，比上所述运行速度与所述预设梯度曲线中的梯度时间的乘积，得到所述带钢的增量温度，所述梯度增量表示当前温度与下一个温度之间的差值，所述梯度时间表示从当前温度转换到下一个温度所需的时间。
优选地，所述基于所述增量温度以及预设出口初始温度，确定所述带钢的出口目标温度，包括：将所述增量温度与所述预设出口初始温度求和，得到所述带钢的出口目标温度。
优选地，所述基于所述出口目标温度以及带钢入口温度，确定出加热所述带钢所需的功率，包括：将所述出口目标温度与所述预设带钢入口温度求差，再乘以预设功率调节系数，确定出加热所述带钢所需的功率。
第二方面，本发明通过本发明的一实施例，提供如下技术方案：
一种加热炉功率的控制装置，包括：
获取模块，用于获取进入到加热炉的带钢的运行速度以及进入所述加热炉的带钢长度；
增量温度确定模块，用于基于所述运行速度、所述带钢长度以及预设变化曲线，确定所述带钢的增量温度，所述预设变化曲线为所述带钢的温度随所述带钢运行的时间变化的梯度曲线；
出口目标温度确定模块，用于基于所述增量温度以及出口初始温度，确定所述带钢在所述加热炉出口处的出口目标温度；
功率确定模块，用于基于所述出口目标温度以及带钢入口温度，确定出所述加热炉加热所述带钢所需的功率，其中，所述出口初始温度以及所述带钢入口温度均为设定值。
优选地，所述装置还包括：设定模块，用于基于所述带钢的钢种与规格，设定所述预设变化曲线。
优选地，所述增量温度确定模块，具体用于将所述带钢长度与所述预设梯度曲线中的梯度增量的乘积，比上所述运行速度与所述预设梯度曲线中的梯度时间的乘积，得到所述带钢的增量温度，所述梯度增量表示当前温度与下一个温度之间的差值，所述梯度时间表示从当前温度转换到下一个温度所需的时间。
第三方面，本发明通过本发明的一实施例，提供如下技术方案：
一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述第一方面所述方法的步骤。
第四方面，本发明通过本发明的一实施例，提供如下技术方案：
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述第一方面中任一项所述方法的步骤。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的加热炉功率的控制方法，在带钢进入加热炉时，实时获取带钢在加热炉中的运行速度以及进入加热炉的带钢长度，由于带钢处于持续运行状态，进入加热炉的带钢长度将不断增加，且带钢的运行速度存在变化的情况，使得基于运行速度、带钢长度以及预设变化曲线，得到的带钢的增量温度在改变。又由于出口初始温度以及带钢入口温度均为设定值，因此基于增量温度与出口初始温度得到的出口目标温度也在改变，基于出口目标温度以及带钢入口温度得到的功率也会改变。本申请采用对带钢进行分段加热控制的方法，能够使得加热炉内的加热线圈作用于带钢的功率随着进入加热炉的带钢长度的变化进行梯度变化，即随着带钢的运行，加热炉对带钢的加热功率会不断变化，使得运行到加热炉出口处的带钢的温度随着带钢长度的增加进行梯度变化，从而形成了一种新的加热工艺，该加热工艺通过递增功率的方式实现了对带钢进行快速加热的效果，使得带钢的性能进一步提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的加热炉设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的加热炉功率的控制方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的加热功率与带钢长度之间的梯度图；
图4为本发明实施例提供的加热炉功率控制过程的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的加热炉功率的控制装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供的一种加热炉功率的控制方法、装置、电子设备及介质，解决了现有技术由于对带钢加热区的燃烧过程进行统一控制而存在的带钢合格率低的技术问题。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一种加热炉功率的控制方法，获取进入到加热炉的带钢的运行速度以及进入所述加热炉的带钢长度；基于所述运行速度、所述带钢长度以及预设变化曲线，确定所述带钢的增量温度，所述预设变化曲线为所述带钢的温度随所述带钢运行的时间变化的梯度曲线；基于所述增量温度以及出口初始温度，确定所述带钢在所述加热炉出口处的出口目标温度；基于所述出口目标温度以及带钢入口温度，确定出所述加热炉加热所述带钢所需的功率，其中，所述出口初始温度以及所述带钢入口温度均为设定值。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
本申请提到的加热炉可以为快速加热炉，当然，也可以为普通的加热炉，下面以快速加热炉为例进行说明。
第一方面，本发明实施例提供的一种加热炉功率的控制方法，应用于加热炉功率控制系统中，所述系统包括加热线圈以及加热控制柜，加热线圈与加热控制柜连接，加热线圈用于对进入加热炉的带钢进行加热。
如图1所示，为加热炉设备的示意图，其中，1为带钢，2为1号加热炉，3为2号加热炉，4为加热线圈，5为1号整流柜，6为2号整流柜，7为电流表，8为电压表，9为加热控制柜(例如PLC柜)，10为高温计，11为热电偶，12为烧嘴，13为炉辊。带钢从加热炉入口段经过1号加热炉到2号加热炉，1号加热炉对应1号整流柜，2号加热炉对应2号整流柜。具体地，带钢进入快速加热炉后，加热控制柜计算出相应的功率，并通过加热控制柜传递给整流柜，经整流柜进行电流转换后，传递给加热线圈，基于加热线圈对带钢进行加热控制。
具体来讲，如图2所示，所述方法包括以下步骤S101至步骤S104，下面结合图1详细介绍本实施例提供的方法的实施步骤：
步骤S101，获取进入到加热炉的带钢的运行速度以及进入所述加热炉的带钢长度。需要说明的是，这里的进入所述加热炉的带钢长度表示已经经过加热炉入口的带钢总长度。
在具体实施例中，本申请提供的加热炉功率控制系统还包括带钢检测设备，用于获取进入到加热炉的带钢的运行速度以及进入加热炉的带钢长度，其中，带钢检测设备可以位于能够检测到带钢运行速度以及带钢长度的任意位置。
具体地，带钢检测设备可以包括速度传感器与长度测量传感器，速度传感器用于实时检测带钢的速度，长度测量传感器用于实时检测进入到加热炉中的带钢长度。
步骤S102，基于所述运行速度、所述带钢长度以及预设变化曲线，确定所述带钢的增量温度，所述预设变化曲线为所述带钢的温度随所述带钢运行的时间变化的梯度曲线。
在具体实施例中，在获取进入到加热炉的带钢的运行速度以及进入加热炉的带钢长度之前，还可以包括：基于带钢的钢种与规格，设定预设变化曲线。
具体地，基于带钢的钢种与规格，设定预设变化曲线，具体可以包括：基于带钢的钢种与规格以及预设对应关系，得到预设变化曲线。所述预设对应关系为不同的带钢钢种与规格相对应的变化曲线，预设对应关系可以通过试验的方式建立。
基于带钢钢种和规格，设定带钢的温度随带钢运行的时间变化的梯度曲线，其中梯度曲线包括梯度时间和梯度增量之间的关系，梯度增量可以表示当前温度与下一个温度之间的差值，梯度时间可以表示从当前温度转换到下一个温度所需的时间。举例来说，针对A类带钢钢种，预设梯度时间为X1，预设梯度增量为Y1，针对B类带钢钢种，预设梯度时间为X2，预设梯度增量为Y2。
其中，改变梯度时间与梯度增量可以对梯度变化的频率和幅度进行控制。
由此，在本申请提供的控制方法投入使用前，首先按照工艺设定好梯度时间和梯度增量，同时带钢检测设备检测到的带钢速度和带钢长度也通过通讯模块传递到加热控制柜。
具体地，基于运行速度、带钢长度以及预设梯度曲线，确定带钢的增量温度，可以包括：将带钢长度与预设梯度曲线中的梯度增量的乘积，比上运行速度与预设梯度曲线中的梯度时间的乘积，得到带钢的增量温度。如下公式1所示：
其中，e-增量温度，d-梯度增量，L-带钢长度，v-带钢速度，t-梯度时间。
步骤S103，基于所述增量温度以及出口初始温度，确定所述带钢在所述加热炉出口处的出口目标温度。其中，出口目标温度表示带钢离开加热炉时的温度。
在具体实施例中，本申请在获取进入到加热炉的带钢的运行速度以及进入所述加热炉的带钢长度之前，还可以包括：设定带钢头部进入加热炉时的带钢入口温度以及带钢头部离开加热炉时的出口初始温度。其中，这里的出口初始温度为未投入本申请提供的加热炉功率控制系统时，带钢头部离开加热炉时的温度。
具体地，入口温度以及出口初始温度可以根据带钢的钢种以及工艺需要进行设定。基于增量温度以及出口初始温度，确定带钢的出口目标温度，包括：将增量温度与出口初始温度求和，得到带钢的出口目标温度。如下公式2所示：
其中，b-出口初始温度，c-出口目标温度，d-梯度增量，L-带钢长度，v-带钢速度，t-梯度时间。
步骤S104，基于所述出口目标温度以及带钢入口温度，确定出所述加热炉加热所述带钢所需的功率，其中，所述出口初始温度以及所述带钢入口温度均为设定值。
在具体实施例中，计算出的出口目标温度c传递到加热控制柜的功率计算器中，功率计算器根据入口温度a和出口目标温度c，计算出快速加热实时功率P。
具体地，基于出口目标温度以及带钢入口温度，确定出加热带钢所需的功率，包括：将出口目标温度与带钢入口温度求差，再乘以预设功率调节系数，得到快速加热线圈的功率。如下公式3所示：
其中，k-预设功率调节系数，a-预设带钢入口温度，p-加热线圈的功率。K为设定值。
计算出的实时功率P输出给加热控制柜，并通过加热控制柜的功率控制器构成控制回路对功率进行实时控制，从而实现功率随进入快速加热炉内的带钢沿整卷带钢长度方向上的长度变化而梯度变化，该梯度变化的曲线图如图3，横坐标表示带钢长度，纵坐标表示加热功率，随着带钢长度的增加，加热线圈作用于带钢上的功率呈梯度上升。
下面将结合如图4所示的加热炉功率控制过程的流程图对本申请提供的加热炉功率的控制方法进行详细说明：
需要说明的是，本申请提供的加热控制柜至少包括功率计算器、功率控制器、温度计算器、增量温度计算器。首先是设定好梯度时间、梯度增量、带钢入口温度以及出口初始温度，在带钢进入快速加热炉后，实时获取带钢的运行速度以及进入到加热炉的带钢长度，基于梯度时间、梯度增量、带钢速度以及带钢长度，通过增量温度计算器计算出增量温度，基于出口初始温度以及增量温度，通过温度计算器计算出出口目标温度，基于带钢入口温度与出口目标温度，通过功率计算器计算出实时功率，将实时功率传输给加热控制柜，加热控制柜基于功率控制器控制加热线圈按照计算得到的功率对带钢进行加热。
综上所述，本申请提供的加热炉功率的控制方法，可以实现快速加热功率的梯度变化，随着整卷带钢开卷长度，进入快速加热的带钢在整卷钢长度方向上的位置变化，快速加热功率进行梯度变化，实现新的快速加热工艺。
第二方面，基于同一发明构思，本实施例提供了一种加热炉功率的控制装置，如图5所示，包括：
获取模块401，用于获取进入到加热炉的带钢的运行速度以及进入加热炉的带钢长度；
增量温度确定模块402，用于基于所述运行速度、所述带钢长度以及预设变化曲线，确定所述带钢的增量温度，所述预设变化曲线为所述带钢的温度随所述带钢运行的时间变化的梯度曲线；
出口目标温度确定模块403，用于基于增量温度以及预设出口初始温度，确定带钢在加热炉出口处的出口目标温度：
功率确定模块404，用于基于所述出口目标温度以及带钢入口温度，确定出加热所述带钢所需的功率，其中，所述出口初始温度以及所述带钢入口温度均为设定值。
作为一种可选的实施例，所述装置还包括：设定模块，用于基于所述带钢的钢种与规格，设定所述预设变化曲线。
作为一种可选的实施例，所述增量温度确定模块402，具体用于将所述带钢长度与所述预设梯度曲线中的梯度增量的乘积，比上所述运行速度与所述预设梯度曲线中的梯度时间的乘积，得到所述带钢的增量温度，所述梯度增量表示当前温度与下一个温度之间的差值，所述梯度时间表示从当前温度转换到下一个温度所需的时间。
作为一种可选的实施例，出口目标温度确定模块403，具体用于将所述增量温度与所述预设出口初始温度求和，得到所述带钢的出口目标温度。
作为一种可选的实施例，功率确定模块404，具体用于将所述出口目标温度与所述预设带钢入口温度求差，再乘以预设功率调节系数，确定出加热所述带钢所需的功率。
以上各模块可以是由软件代码实现，此时，上述的各模块可存储于控制设备的存储器内。以上各模块同样可以由硬件例如集成电路芯片实现。
本发明实施例所提供的一种加热炉功率的控制装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
第三方面，基于同一发明构思，本实施例提供了一种电子设备500，如图6所示，包括：存储器501、处理器502及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序503，所述处理器501执行所述程序时实现前述第一方面所述加热炉功率的控制方法的步骤。
需要说明的是，这里的电子设备500可以是与加热炉连接，用于加热炉进行控制的计算机，或者可以是一种加热炉，该加热炉内部集成有存储器501和处理器502，加热炉能够实现前述第一方面所述的加热炉功率的控制方法。
由于本实施例所介绍的电子设备为实施本申请实施例中加热炉功率的控制方法所采用的电子设备，故而基于本申请实施例中所介绍的加热炉功率的控制方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中加热炉功率的控制方法所采用的电子设备，都属于本申请所欲保护的范围。
第四方面，基于同一发明构思，本实施例提供了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备500的处理器执行时，使得电子设备500能够执行一种加热炉功率的控制方法，包括前述第一方面中任一项所述方法的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的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发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种加热炉功率的控制方法，其特征在于，包括：
获取进入到加热炉的带钢的运行速度以及进入所述加热炉的带钢长度；
基于所述运行速度、所述带钢长度以及预设变化曲线，确定所述带钢的增量温度，所述预设变化曲线为所述带钢的温度随所述带钢运行的时间变化的梯度曲线；
基于所述增量温度以及出口初始温度，确定所述带钢在所述加热炉出口处的出口目标温度；
基于所述出口目标温度以及带钢入口温度，确定出所述加热炉加热所述带钢所需的功率，使得运行到所述加热炉出口处的带钢的温度随着所述带钢长度的增加进行梯度变化，其中，所述出口初始温度以及所述带钢入口温度均为设定值；
所述基于所述运行速度、所述带钢长度以及预设变化曲线，确定所述带钢的增量温度，包括：将所述带钢长度与所述预设变化曲线中的梯度增量的乘积，比上所述运行速度与所述预设变化曲线中的梯度时间的乘积，得到所述带钢的增量温度，所述梯度增量表示当前温度与下一个温度之间的差值，所述梯度时间表示从当前温度转换到下一个温度所需的时间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取进入到加热炉的带钢的运行速度以及进入所述加热炉的带钢长度之前，还包括：
基于所述带钢的钢种与规格，设定所述预设变化曲线。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述增量温度以及出口初始温度，确定所述带钢在所述加热炉出口处的出口目标温度，包括：
将所述增量温度与所述出口初始温度求和，得到所述带钢在所述加热炉出口处的出口目标温度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述出口目标温度以及带钢入口温度，确定出所述加热炉加热所述带钢所需的功率，包括：
将所述出口目标温度与所述预设带钢入口温度求差，再乘以预设功率调节系数，确定出所述加热炉加热所述带钢所需的功率。
5.一种加热炉功率的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取进入到加热炉的带钢的运行速度以及进入所述加热炉的带钢长度；
增量温度确定模块，用于基于所述运行速度、所述带钢长度以及预设变化曲线，确定所述带钢的增量温度，所述预设变化曲线为所述带钢的温度随所述带钢运行的时间变化的梯度曲线；
出口目标温度确定模块，用于基于所述增量温度以及出口初始温度，确定所述带钢在所述加热炉出口处的出口目标温度；
功率确定模块，用于基于所述出口目标温度以及带钢入口温度，确定出所述加热炉加热所述带钢所需的功率，使得运行到所述加热炉出口处的带钢的温度随着所述带钢长度的增加进行梯度变化，其中，所述出口初始温度以及所述带钢入口温度均为设定值；
所述增量温度确定模块，具体用于将所述带钢长度与所述预设变化曲线中的梯度增量的乘积，比上所述运行速度与所述预设变化曲线中的梯度时间的乘积，得到所述带钢的增量温度，所述梯度增量表示当前温度与下一个温度之间的差值，所述梯度时间表示从当前温度转换到下一个温度所需的时间。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：设定模块，用于基于所述带钢的钢种与规格，设定所述预设变化曲线。
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