[发明专利]一种步进式加热炉加热制度优化方法

说明书

本发明公开了一种步进式加热炉加热制度优化方法，包括：建立钢坯热物性参数数据库；读取钢种信息；建立加热炉基本参数数据库；确定钢坯计算模型的边界条件；建立钢坯炉内传热计算模型；建立钢种最优加热制度及钢坯最优升温曲线数据库；钢坯入炉后实时在线采集热平衡计算相关数据，基于动态热平衡计算钢坯在炉内的升温过程，与最优升温曲线对比，动态监测钢坯炉内温升过程；完成该钢坯最优加热。本发明提出的一种步进式加热炉加热制度优化方法，能够有效提高加热炉的热效率，降低燃料消耗和钢坯的氧化烧损，提高产品质量和成材料。

技术领域

本发明涉及一种优化加热炉加热制度的方法，具体涉及一种步进式加热炉加热制度优化方法，属于加热炉优化控制技术领域。

背景技术

步进式加热炉是轧钢产线的重要加热设备，通常沿着炉长方向分为预热段、加热段和均热段，有的炉子把加热段分为一加热段和二加热段。钢坯进入加热炉后先经预热段缓慢升温，再到加热段强化加热，最后进入均热段均热，使钢坯断面温度分布均匀，从而使钢坯温度到达出炉要求。加热制度合理与否对降低加热炉能耗、提高产品质量起着决定性作用。如果加热制度不合理会导致板坯出炉温度过高或过低。若板坯出炉温度过高，会导致钢坯氧化烧损率过高，成材率低、能耗增大；板坯出炉温度过低或分布不均匀，无法满足轧制要求，进而影响产品质量。

热轧工艺对板坯的出炉温度和温度均匀性要求较高，加热炉内钢坯在满足目标出炉温度前提下，采用合理的加热制度，要最大限度降低炉子热损耗及燃料消耗才能提高加热炉的生产效率。而目前，加热制度的制定主要根据经验确定，由所加热钢坯的特性确定出炉温度、在炉时间、各段炉温等参数，在坯料入炉前给出加热制度，缺少科学的理论支撑，并且在实际生产过程中，受很多因素影响，工艺参数经常会产生波动，无法使实际的钢坯温升曲线与理想状态相吻合，不能达到最佳的加热效果，进而影响加热炉的生产效率及后续轧制产品的质量。

公开号为CN103952529A的中国发明专利公开了一种步进式加热炉基于热平衡的炉温优化方法。该方法利用炉内热平衡关系，计算出沿路长各段的最优炉温，使钢坯在规定时间内达到合适温度和断面温差。其分析过程为通过设定各段炉温，再以钢坯平均温度为判定标准，反复推算求出最优的炉温分布，虽然确定了最优炉温制度。但并未考虑到实际生产中各波动因素的影响，并且微元段的热平衡计算数据均为理论数据和平均值，这就与实际工况产生一定的偏差。

公开号为CN102994731A的中国发明专利公开了一种基于加热炉和钢坯传热模型的加热炉内坯料优化加热曲线计算系统和方法。该方法通过坯料出炉温度与目标温度的和偏差和升温速率来修正加热曲线。该加热曲线仅用于坯料入炉前加热制度的制度，并不能随生产工艺条件及参数波动而及时准确的做出相应的优化与调整。

现有技术存在问题主要有：1)传统加热制度主要根据经验由所加热钢坯的特性确定，缺少科学的理论支撑，在加热制度制定过程中为保证轧制要求及产品质量，尽可能提高炉温，延长在炉时间，从而造成不必要的能源浪费；2)主要用于钢坯加热前炉温及加热曲线的制定，未考虑实际生产中工艺参数波动等的影响，主要用于事前控制，很难适应变工艺、变节奏的生产需求。3)理论计算基础数据全部采用经验数据、平均值等，不能及时在线反馈基础数据进行计算，与实际生产工况会有偏差，无法准确反映加热炉当前生产状态，并及时进行调整。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提出了一种步进式加热炉加热制度优化方法。该方法适用于不同钢种、不同坯料规格，在满足轧制要求的前提下，针对特定钢种提出最优加热制度，从而降低燃料消耗，提高加热质量和成材率。本方法以炉内热量平衡和钢坯温度预测模型为基础，得出不同钢种、不同规格钢坯的最优加热制度；以目标出炉温度和温差要求为判定条件，利用在线检测数据及钢坯温度预报模型，实时监测钢坯温升过程曲线，与最优加热制度下温升曲线进行对比，如有偏离则及时调整优化以达到理想加热效果。

本发明具体是这样实现的：

一种步进式加热炉加热制度优化方法，包括如下步骤：