[发明专利]一种棒线材方坯加热炉模型控制方法及装置

权利要求书

1.一种棒线材方坯加热炉模型控制方法，包括利用PLC对加热炉的炉温进行分区控制，所述的PLC包括装钢PLC、出钢PLC和加热炉燃烧控制PLC，所述的加热炉分为炉尾段、预热段、加热段和均热段，待处理的钢坯依次通过加热炉的各段，进行加热处理，其特征是：

在粗轧入口前安装辐射高温计，用来测量坯料轧前的表面全长温度分布；

设置一模型计算机，用于与装钢PLC、出钢PLC、粗轧入口辐射高温计和加热炉燃烧控制PLC相互交换信息，实现方坯加热炉燃烧过程的优化控制；

在加热炉各段的沿炉宽方向上，上、下部均分别安装三只热电偶，分别对应钢坯的头中尾部位的温度检测；

在加热炉的预热段，不进行炉温设定控制；

在加热炉的加热段，进行整体温度控制，不进行分区控制；

在加热炉的均热段，对应于坯料的头中尾，提供左、中、右分区的的炉温控制，以控制钢坯的头中尾温度；

其中，模型计算机获取装钢PLC信号触发装钢处理，获取出钢PLC信号进行出钢处理及通过获取粗轧入口辐射高温计测温信号进行钢坯头中尾温度的控制，周期计算通过获取加热炉燃烧控制PLC的热电偶信号，并根据钢坯在加热炉内的位置，动态计算钢坯的温度，并进行炉温设定；

其模型计算机实现方坯加热炉的模型控制方法步骤至少包括钢坯装入处理、周期计算处理和抽出处理。

2.按照权利要求1所述的棒线材方坯加热炉模型控制方法，其特征是所述的钢坯装入处理是指完成钢坯初始温度的计算和相应数据的建立过程；其中，对于冷坯所述钢坯的初始温度采用环境温度；对于热坯，钢坯的初始温度设置为装炉前辐射高温计测量温度，乘以经验修正系数；

所述的周期计算是指对炉内每块钢坯，按照预定的时间周期，跟踪计算钢坯的头中尾温度；根据当前节奏计算剩余在段时间，进行典型钢坯中部的前馈控制及均热段钢坯的头尾前馈控制；针对段内所有钢坯完成各段炉温的加权设定；

所述的钢坯抽出处理是指完成钢坯抽出温度计算，并结合炉外温度跟踪及自学习模型，实现均热段的炉温反馈控制。

3.按照权利要求2所述的棒线材方坯加热炉模型控制方法，其特征是所述的炉外温度跟踪及自学习模型是指从出炉开始到粗轧前的辐射高温计，跟踪钢坯的头中尾温度，并采集辐射高温计的温度测量值，与模型计算值进行比较，进行自适应学习，提高模型精度。

4.按照权利要求1所述的棒线材方坯加热炉模型控制方法，其特征是所述的模型计算机对钢坯采用二维差分温度模型，利用加热炉各段内炉宽方向的三只热电偶，对炉内钢坯的头中尾温度进行跟踪计算；

所述的模型计算机对加热炉各控制区的炉温设定，选择距离热电偶最近的钢坯作为典型钢坯，采用前馈控制，计算该钢坯的炉气设定温度，提高控制的实时性；

在加热炉的均热段，模型计算机针对预抽出钢坯，采用反馈控制，补偿均热段炉温，提高抽钢温度的精度；

所述的模型计算机对加热炉各控制段的炉温设定，采用典型钢坯的前馈控制、抽出钢坯的反馈控制与所有钢坯的离线加热升温曲线加权设定相结合的方法，提高控制的精度；

在加热炉的均热段，模型计算机预报钢坯头中尾在粗轧入口辐射高温计位置处的温度，求出钢坯头尾与中部温度的偏差，根据该偏差对钢坯头部、尾部相对应控制区域的炉气温度进行调节，提高钢坯对轧制过程的适应性。

所述的模型计算机采集粗轧前辐射高温计的温度，与钢坯模型预报的温度进行比较，对温度模型进行自适应学习，提高模型控制的精度。

5.按照权利要求4所述的棒线材方坯加热炉模型控制方法，其特征是所述的前馈控制方法，是指根据钢坯的当前温度和计算的剩余在段时间及标准炉温，通过温度模型的预测计算，求出到达段末时的温度，然后与工艺规定的段末目标温度进行比较，求出偏差，进而确定出该钢坯修正后的最佳炉气温度。

6.按照权利要求4所述的棒线材方坯加热炉模型控制方法，其特征是所述的反馈控制仅用于加热炉的均热段，针对预抽出钢坯，进行均热段的炉气温度的反馈控制。