[发明专利]把炉中钢坯加热到轧制温度的方法

说明书

本发明涉及加热炉的操作方法，特别是涉及用控制能量供应的方法在加热炉中把许多扁钢坯升温到轧制温度的方法。该方法特别适合于用于带钢热轧机。

在带钢轧机使用的加热炉、连续再加热炉或步进式炉底加热炉中一般有三个加热区，即装料区、中心区及端区。每个区都带有一个可控制的能量供应源。一个典型的加热炉的装料量可装约一米宽的扁钢坯38块，任何时候其中的14块在装料区，10块在中心区，而其余的在端区。按照已知的“先进先出”的原则，每隔3-5分钟，有一块新的扁钢坯装入装料区，並且有一块达到轧制温度的钢坯离开端区。

按照温度曲线或温度分布图将一块扁钢坯从它装入炉中的起始温度加热到轧制温度，要使得钢坯充分地热透，且钢坯的最外层没有被过热。也就是说，扁钢坯的芯部原则上也要被加热到和钢坯最外层所要求的一样的温度。但是，考虑到从钢坯外层到芯部所需要的热传导，允许並且也有必要使钢坯最外层的温度发生变化。钢坯外层的温度太低会导致由于冷却而造成的翘曲现象。但是另一方面为了阻止钢坯表面的氧化，钢坯的外层温度必须保持在一个严格的范围内。

一般，控制加热炉加热的方法是规定炉中每个区的气体所要求的温度水平，这个温度水平相应于每块钢坯所要求的温度曲线。在任何时候，往每个区域供入的能量取决于每个区所要求的温度水平。关于这种一般的方法的说明可参见美国专利US-A-4501552。

对于带钢热轧机和加热炉的连续稳定的运行而言，这个已知的方法很成功。在“出坯速度”扰动不大时，也就是钢坯被从炉中的端区拉出以送去轧制的频率扰动不大时，仍然可以用这个已知的方法来调节。但是当“出坯速度”的扰动变大时，例如由于轧制的中断，导致加热炉要在降低水平下运行一段更长的时间，情况就不一样了。

更重要的是由于扁钢坯的起始条件的变化而造成的干扰。现有技术不能成功地处理这种情况。特别是当连续的钢坯的起始温度彼此不同更要引起问题。

由于应用连续铸造扁钢坯的生产扩大，这个问题就更显得紧迫。从操作的经济性及节约能源来考虑，在连续铸造后尽可能快地用带钢热轧机来加工这些扁钢坯是很有利的。从操作的经济性来看，这种方法可省掉了连续铸造机与带钢热轧机之间的中间库存，並且缩短了从连续浇注开始到轧制结束之间的周转时间。从节能的角度来看，因为直接将热的钢坯装入到热轧机的加热炉中加热到所要求的轧制温度，因而减少了要求供入的能量。

但是，实际上，整个加热炉的装料並不仅仅采用直接装入的连续铸造出的钢坯，它既包括连续铸造出来的热的扁钢坯，还包括从库房里运来的冷到环境温度的扁钢坯。这些热钢坯的温度为400-600℃，这些热钢坯和温度为20℃左右的冷钢坯需要一起加热到1200～1260℃。

美国专利US-A-4338077公开了一种方法，试图解决这个问题。其温度图根据边界材料（热钢坯组或冷钢坯组中的第一件）的位置来控制。本发明则是基于完全不同的概念。

本发明的目的是提供一种方法，它能把加热炉中需要加热到轧制温度的全部钢坯加热到实际上可接受的轧制温度，而送入炉中的冷的或热的钢坯是以随机的方式安排的。

从多变量的控制系统的理论可知，对每块被变量控制的钢坯，例如对每块钢坯的局部温度而言，至少一个控制量必须是可变的。

按照该理论，由于能自由控制三个炉区，所以至多只可能准确地控制三块钢坯的温度。

按照本发明，方法的特征在于确定至少一个当量大钢坯，其相当于至少一组钢坯，且假设将它置于炉中，並且每个区域的能量供应是根据该块或几块当量大钢坯到加热炉出口所要求的平均温度来调节的。另外，利用本发明的热轧产品的质量能改善，因为钢坯是均匀加热透的。

对于具有至少两个区域的加热炉，每个区域设置有一个可单独控制的能量供应源，当量大钢坯最好是由每个区的扁钢坯来确定，每个区的能量供应是根据至少在该区的当量大钢坯到加热炉出口所要求的平均温度来调节的。

当在加热炉进口边区域的能量供应按照该区的当量大钢坯到加热炉出口所要求的平均温度来调整，並且在每个下一个区的能量供应按照在进口区和该下一个区域的每个当量大钢坯的到加热炉出口所要求的平均温度调整时，就可以得到最好的结果。用这种方法，可以稳定地控制加热炉的加热，並且可更早地考虑到加热炉装料改变而引起的预期的条件来调整。

每个区域的能量供应最好以至少一个当量大钢坯到加热炉出口的要求的温度分布来确定。这样可有效地防止出炉时钢坯的翘曲。