[发明专利]一种步进式加热炉基于热平衡的炉温优化方法

摘要

本发明提供了一种步进式加热炉基于热平衡的炉温优化方法的技术方案，该方案的方法在于满足钢坯轧制要求的前提下，尽量降低加热炉各段炉温的设定值，从而降低燃料消耗，减少钢坯的氧化烧损。其方法是利用炉内的热量平衡关系，建立炉温、钢温、供热量和热损失之间关系式，并根据各种初始条件，如：炉型、钢坯规格、种类、目标出炉温度、装炉温度和轧制节奏等工况，计算出沿炉长方向的各段最优炉温，使钢坯在规定的时间内加热到合适的温度和允许的断面温差，且能耗最小。

主权项

一种步进式加热炉基于热平衡的炉温优化方法，其特征在于包括如下步骤：1)根据炉型参数和钢坯类型，把加热炉按炉长方向划分多个微元段，而对钢坯则进行三维微元划分；2)建立钢种热物性数据库，包括钢种的密度、热容、热焓、热导率、塑性最大温差、断面允许温差和过烧温度等参数；3)确定初始参数：煤气热值、钢坯装炉温度、有无蓄热体及蓄热体质量、炉门炉壁及水梁的热损失计算参数；4)以炉长方向的预热段、加热段、均热段的炉温最高温为节点值，插值出沿炉长方向的各微元段炉温，作为各微元段的初始炉温值；5)确定微元段热平衡方程，Q_r,i+Q_k,i+Q_m,i+Q_f,i+1＝Q_g,i+Q_c,i+Q_e,i+Q_f,i+Q_y,i，其中Q_r,i为供入本微元段燃料的燃烧发热量，Q_k,i为供入本微元段空气所带来的物理热，Q_m,i为供入本微元段燃料所带来的物理热，Q_f,i+1为从上游微元段流入本微元段的烟气带来的物理热，Q_g,i为微元段内的钢坯吸热，Q_c,i为微元段内的冷却件吸热，Q_e,i为微元段的炉壳散热，Q_f,i为从本微元段流出到下游相邻微元段的烟气所带走的物理热，Q_y,i为从本微元段排出的烟气所带走的物理热；6)对入炉坯料进行加热，判断坯料平均温度是否小于弹塑性分界点温度，如果小于弹塑性分界点温度则进入步骤7)，否则进入步骤8)；7)如果过程温差大与过程温差最大值，则降低炉温，然后重复步骤5)，如果过程温差小于过程温差最大值且可供煤气量小于需求量，则降低炉温，重复步骤5)，如果过程温差小于过程温差最大值且可供煤气量大于需求量则转入下一块坯料的加热过程；8)判断坯料温度是否小于目标温度，如果小于目标温度，则进入步骤9)，否则进入步骤10)；9)如果小于目标温度且可供煤气量小于需求量，则降低炉温，重复步骤4)，如果小于目标温度且可供煤气量小于需求量，则增加炉温，重复步骤5)，如果小于目标温度且可供煤气量等于需求量，则转入下一块坯料的加热过程；10)如果坯料平均温度大于出炉目标温度且可供煤气量小于需求量，则降低炉温，重复步骤5)；如果如果坯料平均温度大于出炉目标温度且可供煤气量大于需求量，则标记此坯块值，并判断是否是最后一块坯料，如果是则结束，如果不是转入步骤6)。