[发明专利]一种棒线材方坯加热炉模型控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，尤其涉及一种用于线材方坯的加工或处理方法及其装置。

背景技术

对于棒线材产线而言，生产过程中对钢坯的加热控制非常重要，不仅要确保出炉目标温度和均热度，而且还要求钢坯在粗轧入口处，全长温度波动小，头中尾温度均匀；另外，钢坯的氧化与脱碳与钢坯的在炉时间和炉气温度密切相关。所以，在满足轧线节奏要求的前提下，最佳地设定各段的炉气温度，控制钢坯的升温曲线，是非常有现实意义的。

棒线材加热炉，不同于板坯加热炉，其加热对象一般是方坯。

方坯在加热炉内四面受热，需要采用二维的热传导方程来刻画或描述，由于炉内钢坯的个数相对比较多，要想利用普通的工业计算机达到实时性很强的控制要求，是一件非常困难的事。

其主要原因是，采用精确的模型进行钢坯的温度预报，耗时太大；如果采用简单的指数模型，虽然时间消耗减少了，但是模型的预报精度得不到保证。可见，如何做到既确保模型的预报精度，又能实现快速的加热设定控制，是棒线材加热炉面临的一个技术难题。

公开日为2005年7月27日，公告号为CN 1644257A的中国发明专利申请中，公开了一种“热轧过程加热炉综合优化控制系统设计及其控制方法”，其通过将加热炉和粗轧机组构成一个有机的闭环系统，将钢坯在粗轧机组一侧的轧制力以及温度等轧制生产信息反馈到加热炉一侧，利用炉温预设定补偿模块动态地修改炉温设定值，结合优化控制策略和控制算法对钢坯加热过程实现综合优化控制。该专利是针对板坯加热炉的，故其要解决的技术问题与本申请所要解决的技术问题不存在相干关系。

对于棒线材而言，希望方坯在粗轧入口，头中尾的温度波动小，这样要求操作人员能够实时知道，加热炉内钢坯的头中尾温度，并且能够根据粗轧实际测量的情况，进行控制。

但是遗憾的是，目前加热炉炉内热电偶的布置都是根据工艺控制过程端来设置的，每个控制段设置一个热电偶或备用一个热电偶，所以无法准确计算钢坯头中尾的温度，只能根据粗轧轧后的情况，来调节加热炉的炉温，这往往导致调节结果严重滞后，影响了轧制稳定性和产品质量。

可见，如何能够做到钢坯头中尾温度的精确跟踪计算，并利用粗轧前的测温数据，自动控制钢坯的头尾温度，保证钢坯在粗轧入口全长温度的均匀性，是现有棒线材加热炉一直没有解决的问题。

随着市场竞争的激烈和对产品绿色低碳的要求，使得棒线材高端品种不断增加，要求棒线材加热炉的加热过程做到优质高效。

目前，大多棒线材产线加热炉没有模型控制系统，少数厂家的产品配备了国外的“黑箱”模型，这些模型都不能跟踪计算钢坯的头中尾温度，不能实现钢坯头尾温度的模型控制。

此外，现有常规热轧加热炉是最对板坯进行加热的，一般只考虑板坯上下表面的受热情况，而棒线材加热炉内的方坯要考虑四面受热的情况，而且板坯加热炉，由于板坯长短规格比较多，无法精确控制棒线材板坯的头尾温度。

对于棒线材产线而言，钢坯的加热控制非常重要，不仅要确保出炉目标温度和均热度，而且还要求钢坯在粗轧入口处，全长温度波动小，头中尾温度均匀。另外，钢坯的氧化与脱碳与在炉时间和炉气温度密切相关，所以，在满足轧线节奏要求的前提下，最佳地设定各段的炉气温度，控制钢坯的升温曲线，是非常有意义的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种棒线材方坯加热炉模型控制方法及装置，其通过在加热炉各段炉宽方向上分别设置三只热电偶，快速稳定地跟踪确定钢坯头中尾的温度，并实现加热炉各段的炉温控制，同时结合根据粗轧入口的辐射高温计，精确控制钢坯的头尾温度分布，能够实时跟踪确定钢坯长度方向的温度控制钢坯长度方向的温度分布的控制精度，对实现产线优质高效的目标，具有十分显著的作用。

本发明的技术方案是：提供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；