一種變生產節奏下的加熱爐爐溫設定方法與流程

2023-08-07 15:29:11

本發明用於熱軋加熱爐爐溫控制
技術領域：
，尤其是加熱爐爐溫實時動態調整的方法和系統。
背景技術：
：加熱爐作為軋鋼廠中的重要熱能設備，其功能主要把鋼坯加熱成溫度均勻的熱坯，且能滿足高質量軋制要求。隨著信息技術、計算機技術、網絡技術的不斷發展，軋鋼工業自動化控制水平也相應地不斷提高。目前，由於市場競爭越來激烈，產品訂單越來越呈小批量、變規格趨勢，軋鋼加熱爐的加熱鋼坯規格鋼種變化越來越頻繁，軋制節奏也隨之改變，並愈呈常態化趨勢，傳統的爐溫控制技術已經逐漸難以適應軋制節奏變化和溫度控制精度發展的要求。在實際生產中，主要依靠人工在工藝範圍內進行手動調節，需要頻繁查找工藝文件，工作勞動強度大，難以適應不同鋼種和規格的加熱工藝頻繁切換需求，精度及靈活性差，加熱質量受限於工人經驗水平，無法實現計算機的自動設定。目前，一些較為先進的計算機控制系統解決這種問題一般通過數值模擬和預測的方法來實現的，例如《熱軋加熱爐爐溫動態設定控制方法》（專利申請號200510024805.0），利用鋼坯加熱數學模型對鋼溫進行預測，並目標鋼溫進行對比，並對偏差進行加權平均，作為爐溫調整的依據。《一種確定鋼坯加熱爐爐溫設定值的方法》（專利申請201310364670.7）通過數學模型預測各加熱段鋼坯在該段的出口溫度，並與理論目標溫度對比，將其偏差作為前饋pid迴路的輸入，以得到爐溫修正值，並結合出爐鋼溫的反饋值修正各段爐溫。上述兩種方法一般適用於生產節奏較為穩定的工況，生產節奏一旦波動，鋼溫的調整速度無法跟上出鋼速度，單獨使用該技術無法滿足工程需要。技術實現要素：針對現有技術缺陷，本發明提供一種變生產節奏下的加熱爐爐溫設定方法和系統，實現計算機自動動態調整各段爐溫設定值，最大程度滿足單個鋼坯的出爐溫度和加熱質量要求，降低加熱爐能耗，提高技術管理和自動化控制水平。該方法能識別出鋼節奏變化，並通過建立一種數學模型，在標準加熱工藝基礎上計算出當前節奏下的加熱制度。該方法計算簡單、維護方便，適合工程在線應用。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下：一種變生產節奏下的加熱爐爐溫設定方法，包括一套標準加熱制度資料庫，一套生產節奏採集器模塊，一套鋼坯溫度跟蹤器模塊。其中標準加熱制度資料庫中存儲有不同厚度不同鋼種鋼坯標準在爐時間time0、爐內各加熱段的爐溫設定值tf0（i）、爐內各加熱段平均鋼溫ts0(i)等數據。生產節奏採集器模塊用於獲取加熱爐當前出鋼時間間隔，可採用三種工作模式,分別為手動設定模式、軋線遠傳模式和歷史跟蹤模式；手動設定模式，由人工設定當前出鋼時間間隔；軋線遠傳模式，通過通訊網絡遠程獲取軋線的軋鋼時間間隔；歷史跟蹤模式，通過跟蹤最近一段時間內（一般取0.5~1小時）的加熱爐出爐時間記錄，對每相鄰兩塊鋼坯出鋼時間間隔進行加權平均處理，預測下一塊鋼坯的出鋼時間間隔，並將該數據作為當前出鋼時間間隔。作為本發明的一種優選技術方案，所述手動設定模式、軋線遠傳模式和歷史跟蹤模式可由人工根據生產實際情況自由選擇和切換，鋼坯溫度跟蹤器模塊是一套鋼坯加熱過程數學模型，主要是通過數值模擬計算的方法，利用爐溫熱點偶測量數據和爐內鋼坯位置分布數據，跟蹤計算當前爐內各鋼坯的實時溫度，其中爐內鋼坯位置分布可從加熱爐基礎自動化系統中獲取，也可通過採集加熱爐入爐、前進、出爐等動作信號和數據跟蹤計算獲取。本發明的有益效果：本發明可以根據標準節奏的爐溫制度計算出不同節奏下的爐溫自動，大大降低了程序計算量，提高在線計算速度，也降低工藝工程師維護工作量。本發明能夠自動適應熱軋生產線的生產節奏變化，實時動態調整加熱爐爐溫，並將加熱爐與軋機的生產節奏進行聯動和自動匹配，有效降低能耗，實現系統節能目的。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。本發明一種變生產節奏下的加熱爐爐溫設定方法，包括一套標準加熱制度資料庫，一套生產節奏採集器模塊，一套鋼坯溫度跟蹤器模塊。其中標準加熱制度資料庫中存儲有不同厚度不同鋼種鋼坯標準在爐時間time0、爐內各加熱段的爐溫設定值tf0（i）、爐內各加熱段平均鋼溫ts0(i)等數據。生產節奏採集器模塊用於獲取加熱爐當前出鋼時間間隔，可採用三種工作模式,分別為手動設定模式、軋線遠傳模式和歷史跟蹤模式；手動設定模式，由人工設定當前出鋼時間間隔；軋線遠傳模式，通過通訊網絡遠程獲取軋線的軋鋼時間間隔；歷史跟蹤模式，通過跟蹤最近一段時間內（一般取0.5~1小時）的加熱爐出爐時間記錄，對每相鄰兩塊鋼坯出鋼時間間隔進行加權平均處理，預測下一塊鋼坯的出鋼時間間隔，並將該數據作為當前出鋼時間間隔。其中，所述的手動設定模式、軋線遠傳模式和歷史跟蹤模式可由人工根據生產實際情況自由選擇和切換，鋼坯溫度跟蹤器模塊是一套鋼坯加熱過程數學模型，主要是通過數值模擬計算的方法，利用爐溫熱點偶測量數據和爐內鋼坯位置分布數據，跟蹤計算當前爐內各鋼坯的實時溫度，其中爐內鋼坯位置分布可從加熱爐基礎自動化系統中獲取，也可通過採集加熱爐入爐、前進、出爐等動作信號和數據跟蹤計算獲取。其中，一種變生產節奏下的加熱爐爐溫設定方法的工作流程如下：（1）根據當前鋼坯的鋼種厚度信息，從資料庫中查詢出該鋼種該厚度的各段標準爐溫設定值，獲取該鋼種鋼坯的各段標準爐溫設定值tf0(i)、標準在爐時間time0和各段平均鋼溫ts0(i)，並根據鋼坯寬度w、布料間隙dw和加熱爐長度l計算出標準出鋼間隔dtao0。dtao0＝time0*(w+dw)/l（2）調用生產節奏採集器，獲取加熱爐當前出鋼時間間隔dtao。（3）調用鋼坯溫度跟蹤器，獲取當前加熱段內各鋼坯溫度的平均值ts(i)（4）對比標準出鋼間隔dtao0和當前預測的出鋼時間間隔dtao，獲取節奏係數k，k=dtao/dtao0，並對節奏係數進行限幅，一般k限定在0.9~1.2間。然後採用以下公式計算當前出鋼節奏下的爐溫設定值：tf(i)=(k*(tf0(i)^4-ts(i)^4)+ts0(i)^4)^0.25上式中，tf0(i)，ts(i)，ts0(i)均為絕對溫度，單位k。根據當前鋼坯的鋼種厚度信息，從資料庫中查詢出該鋼種該厚度的標準加熱制度，獲取該鋼種鋼坯的各段標準爐溫設定值tf0（i）、標準在爐時間time0和各段平均鋼溫ts0(i)，並根據鋼坯寬度w、布料間隙dw和加熱爐長度l計算出標準出鋼間隔dtao0。dtao0＝time0*(w+dw)/l（2）調用生產節奏採集器，獲取加熱爐當前出鋼時間間隔dtao。（3）調用鋼坯溫度跟蹤器，獲取當前加熱段內各鋼坯溫度的平均值ts(i)（4）對比標準出鋼間隔dtao0和當前預測的出鋼時間間隔dtao，獲取節奏係數k，k=dtao/dtao0，並對節奏係數進行限幅，一般k限定在0.9~1.2間。然後採用以下公式計算當前出鋼節奏下的爐溫設定值：tf(i)=(k*(tf0(i)^4-ts(i)^4)+ts0(i)^4)^0.25上式中，tf0（i），ts(i)，ts0(i)均為絕對溫度，單位k。以某鋼卷廠步進加熱爐為例，某鋼坯鋼種為q235，厚度220mm，寬度1200mm，標準在爐時間180分鐘，加熱爐長度42m，布料間隙50mm。在不同生產節奏下（不同出鋼時間間隔）的爐溫設定值如下表：加一段加二段加三段均熱段平均鋼溫61387010541180標準節奏（5.5分鐘/塊）爐溫設定1003123512851265慢節奏（6.5分鐘/塊）爐溫設定966119812581254快節奏（5分鐘/塊）爐溫設定1044125213001272其中，本發明專利通過以下步驟完成設定過程：（1）獲取當前鋼坯鋼種、厚度信息；（2）根據鋼種、厚度數據從資料庫中查詢該鋼坯的各段標準爐溫設定值tf0(i)、在爐時間、各位置平均鋼溫ts0(i)等，計算標準出鋼時間間隔dtao0；（3）通過手動設置、採集軋鋼時間間隔、收集出鋼歷史記錄等方法，獲取加熱爐當前出鋼時間間隔dtao；（4）對比標準出鋼時間間隔和當前出鋼時間間隔，計算節奏係數k，利用基本公式tf(i)=(k*(tf0(i)^4-ts(i)^4)+ts0(i)^4)^0.25計算當前節奏下的爐溫設定值。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12