一种基于黑匣子试验横向分区数据提高加热炉钢坯温度跟踪模型计算精度的方法与流程

技术特征：
1.一种基于黑匣子试验横向分区数据提高加热炉钢坯温度跟踪模型计算精度的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、步进式加热炉的横向均分为n个区，n为大于1的整数，采用n个相同的测试钢坯跟踪测量钢坯在所述步进式加热炉内加热过程中的温度变化趋势，分别获取所述步进式加热炉中n个区的测试过程中钢坯温度、炉气温度随时间变化的测试数据；步骤二、对测试数据进行处理，获得所述测试钢坯上炉气温度、下炉气温度、钢坯上表面温度、钢坯下表面温度、钢坯头部温度、钢坯尾部温度随时间及钢坯炉内位置变化的趋势图，从中提取由炉气温度、下炉气温度、钢坯上表面温度、钢坯下表面温度、时间点组成的参照数据；由所述参照数据求出钢坯各层的c
p
、λ、q
u
(i)、q
d
(i)，c
p
为钢坯各层比热、λ为钢坯热传导系数，钢坯上表面的热流系数q
u
(i)、钢坯下表面的热流系数q
d
(i)；步骤三、根据钢坯上表面的热流系数q
u
(i)、钢坯下表面的热流系数q
d
(i)，带入综合热辐射系数计算公式(式1)，求出n个区对应的综合热辐射系数ε
g
；式中，ε
g
为综合热辐射系数，q为钢坯表面热流密度，f
sg
为钢坯表面积，t
g
为炉气温度，t
s
为钢坯表面温度，a为热扩散率，δ为测试点的坐标位置，y为钢坯沿厚度方向的坐标轴；步骤四、在实际钢坯进入炉内时，模型自动根据钢坯数据中所含化学成分及其前一周期计算的温度，索引出板坯n个区所对应的综合热辐射系数ε
g
，带入到板坯温度跟踪模型计算n个区所对应的钢坯出炉时刻炉气温度、下炉气温度、钢坯上表面温度、钢坯下表面温度；步骤五、选取n个区所对应的不同时刻上炉气温度、下炉气温度、钢坯上表面温度、钢坯下表面温度中最低值，确定出钢坯上炉气温度、下炉气温度、钢坯上表面温度、钢坯下表面温度控制目标。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述参照数据求出钢坯各层的c
p
、λ的具体方法为，分别将n个区的所述参照数据带入钢坯内部导热微分方程(式2)，其中，ρ为钢坯密度、c
p
为钢坯比热、τ为加热时间、t为温度、λ为钢坯热传导系数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，钢坯上表面的热流系数q
u
(i)、钢坯下表面的热流系数q
d
(i)的计算公式为：(i)的计算公式为：其中，
式中，为钢坯按厚度方向分层后的第j层的傅里叶系数；λ
j,j
‑1表示钢坯第j
‑
1层与第j间的等价热传导系数，w/(m
·
k)；
△
τ为钢坯温度模型计算的时间间隔，s；ρ为钢坯密度，kg/m3；c
p
为钢坯比热j/(kg
·
k)；
△
y为钢坯分层厚度，m；为钢坯上表面温度；为钢坯下表面温度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步进式加热炉的横向均分为二个区。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步进式加热炉有效炉长28600mm、宽16500mm。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步进式加热炉长度方向依次包括预热段、加热一段、加热二段、均热段。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试钢坯尺寸为：厚*宽*长＝150mm*2100mm*7500mm。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试钢坯材质选择为q235钢，冷坯。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测试钢坯通过在钢坯上表面、钢坯下表面埋设热电偶获取测试过程中钢坯温度。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述埋设热电偶的位置为距钢坯表面15mm。

技术总结
一种基于黑匣子试验横向分区数据提高加热炉钢坯温度跟踪模型计算精度的方法，属于加热炉控制技术领域。该方法将步进式加热炉的横向均分为N个区，N为大于1的整数，采用N个相同的测试钢坯跟踪测量钢坯在所述步进式加热炉内加热过程中的温度变化趋势，分别获取所述步进式加热炉中N个区的测试过程中钢坯温度、炉气温度随时间变化的测试数据；提取由炉气温度、下炉气温度、钢坯上表面温度、钢坯下表面温度、时间点组成的参照数据；由参照数据求出钢坯各层的C


技术研发人员：韦思丞 巫献华 陈功彬 王琦 黄育坚 胡俊平 易承钧 赵星星
受保护的技术使用者：广东韶钢松山股份有限公司
技术研发日：2021.08.30
技术公布日：2021/11/8