适用于H型轧钢加热炉的炉温设定方法与流程

s为内热源。
19.进一步地，s项的值为0。
20.进一步地，确定h型钢坯的各节点温度初始值的具体方法为：
21.在h型钢坯入炉时刻，通过红外测温仪测得h型钢坯的表面温度，根据检测到的表面温度从系统数据库获取对应的热坯数据表作为h型钢坯各节点的温度初始值。
22.进一步地，确定h型钢坯表面吸热特性的具体方法为：
23.由于h型钢坯表面节点加热为热辐射和对流两种传热方式，因此，h型钢坯单位表面吸收热量由下述公式表示：
[0024][0025]
α
σ
＝α
对
α
辐
[0026]
其中，t1为炉气温度，t2为钢坯表面温度，t1代表炉气绝对温度，t2代表h型钢坯表面的绝对温度，α
对
为对流给热系数，c为导出辐射系数，α
辐
为辐射给热系数，α
σ
为综合换热系数。
[0027]
进一步地，通过动态炉温设定模型计算加热炉每个燃烧控制段的合适的温度设定值的具体方法为：
[0028]
根据h型钢坯的温度初始值和加热炉特性匹配到对应的最优加热升温曲线；
[0029]
根据h型钢坯当前温度和最优加热升温曲线的节点差值动态调整炉温设定值。
[0030]
进一步地，在进行温度控制时，当存在不同控制温度的钢种混装在同一加热区时：
[0031]
当不同控制温度的钢种之间的控制温度存在交集时，取高温钢下限和低温钢上限作为控制范围。
[0032]
进一步地，当不同控制温度的钢种之间的控制温度不存在交集时，若高温钢先于低温刚组，则以高温钢的温度范围为控制范围，若低温钢先于高温钢，则先以低温钢的温度上限进行加热，且在低温钢出炉后按高温钢的温度上限加热。
[0033]
本发明的有益之处在于所提供的适用于h型轧钢加热炉的炉温设定方法，通过贴合h型钢的几何网格划分，建立h型钢坯三维温度场模型，实现炉内所有钢坯温度计算，结合最优升温曲线对各段炉温实现动态调整。
[0034]
发明的有益之处还在于所提供的适用于h型轧钢加热炉的炉温设定方法，在复杂工艺混装时自动控制炉温范围，减少了炉温波动，改变了传统的看炉温控炉温的滞后性、和看炉温控炉温的欠烧或过烧的情况。系统根据坯温动态调整炉温更实时更准确，从而提高产品质量和节约能耗。
附图说明
[0035]
图1是h型钢坯截面图；
[0036]
图2是三维微元体节点示意图；
[0037]
图3是混装有交集控制温度示意图；
[0038]
图4是混装无交集先高后低控制温度示意图；
[0039]
图5是混装无交集先低后高控制温度示意图。
具体实施方式
[0040]
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，对本发明做进一步详细说明。
[0041]
本技术公开一种适用于h型轧钢加热炉的炉温设定方法，包含以下步骤：通过h型钢坯温度计算模型计算加热炉内的h型钢坯的温度分布。通过动态炉温设定模型计算加热炉每个燃烧控制段的合适的温度设定值。
[0042]
具体而言，搭建h型钢坯温度计算模型的具体方法为：
[0043]
对h型钢坯进行节点划分。
[0044]
如图1所示为h型钢的截面形状，其属于异型坯。针对h型钢坯的横截面特征，本技术使用多矩形分割法对钢坯横截面进行三维网格划分，把h型钢坯依据其几何形状从x、y、 z方向划分为45
×
37
×
39个不均衡的节点，且考虑h型钢坯特点，网格做疏密不均衡划分，以使网格节点与h型钢坯边界更好吻合。取三维求解区域中的一点p，其控制容积为δx
·
δ y
·
δz,它有六个相邻节点e、w、n、s、b、t。如图2所示。
[0045]
确定h型钢坯内部导热特性。
[0046]
h型钢坯在加热炉内受到炉气对它的对流和辐射传热，钢坯内各节点的温度时刻在变化，由于炉气温度在各个加热段随时间波动变化，钢坯在炉内属于不稳态的传热过程。
[0047]
具体地，炉气横向热电偶温度差以百分比的形式给出。纵向炉气温度为热电偶在各个加热段所在炉墙、炉顶位置温度，此温度沿炉长方向作差分线性处理。且钢坯在加热炉内做步进运动为非匀速运动，每次步幅根据采集的步进梁移动量计算。因此，h型钢坯内部导热特性由钢坯内部导热公式表示：
[0048][0049]
其中，ρ为钢坯的密度，μ为钢坯的比热，λ为炉气与钢坯表面间的综合给热系数，t 为钢坯的瞬态温度，t为加热时间，x，y，z分别为钢坯入炉截面长度、宽度和高度方向坐标， s为内热源。在本技术中，由于钢坯在加热的过程中，无内热源，所以可以不考虑s源项。因此，s项的值为0。
[0050]
确定h型钢坯的各节点温度初始值。
[0051]
确定h型钢坯的各节点温度初始值的具体方法为：
[0052]
在h型钢坯入炉时刻，通过红外测温仪测得h型钢坯的表面温度，根据检测到的表面温度从系统数据库获取对应的热坯数据表作为h型钢坯各节点的温度初始值。
[0053]
优选的，还针对钢种的热工参数数据库。各个钢种大类的化学成分、液相线、固相线温度、不同温度下的钢的比热容、热导率以及密度等参数，形成热工参数数据库，存储于后台数据库中。
[0054]
确定h型钢坯表面吸热特性。
[0055]
具体而言，由于h型钢坯表面节点加热为热辐射和对流两种传热方式，钢坯表面在加热炉内受到炉气辐射和对流传热，表面温度随时间、位置而变化。因此，h型钢坯单位表面
吸收热量由下述公式表示：
[0056][0057]
α
σ
＝α
对
α
辐
[0058]
其中，t1为炉气温度,t2为钢坯表面温度，t1代表炉气绝对温度，t2代表h型钢坯表面的绝对温度，α
对
为对流给热系数，c为导出辐射系数，α
辐
为辐射给热系数，α
σ
为综合换热系数。
[0059]
这样，通过上述的数学模型，根据具体情况，能够周期性(如每5秒)计算炉内钢坯的温度分布以及温度变化。
[0060]
动态炉温设定模型周期性地(如每半分钟)计算以确定加热炉每个燃烧控制段的合适的温度设定值。炉温设定值计算的目的是决定燃烧控制段的温度设定值，使控制段的每一块钢坯到达其控制段末端时能被加热到理想温度，且钢坯在任何时候其表面温度都不能超过最高的表面温度限制值，表面和中心的温度差不超过最大的温差限制。其计算过程如下：
[0061]
获取加热炉当前的加热条件以及由h型钢坯温度计算模型计算得到的h型钢坯温度分布。
[0062]
预测加热炉出钢节奏。
[0063]
预测h型钢坯还需的在炉时间。
[0064]
预测h型钢坯的出钢温度
[0065]
确定各燃烧控制段对h型钢坯加热最佳的炉温设定值。
[0066]
确定各燃烧控制段的炉温设定值，一个燃烧控制段的温度设定值要综合考虑这个段的炉温能影响到的所有钢坯，使这些钢坯出炉时都能尽量达到理想的加热状况。
[0067]
作为一种优选的实施方式，通过动态炉温设定模型计算加热炉每个燃烧控制段的合适的温度设定值的具体方法为：
[0068]
根据h型钢坯的温度初始值和加热炉特性匹配到对应的最优加热升温曲线。
[0069]
不同规格的钢种工艺要求作为温度功能存储在系统内的钢种数据表中。系统根据装炉的 pid信息，读取plc的钢坯表面初始温度，与数据库存储信息匹配，作为该钢坯入炉初始条件。根据加热炉的加热能力和工艺要求，每个不同初始条件的钢种都具有自己最优的加热升温曲线。在钢坯入炉时，根据钢坯入炉信息匹配最优升温曲线。
[0070]
根据h型钢坯当前温度和最优加热升温曲线的节点差值动态调整炉温设定值。
[0071]
根据计算的钢坯适时温度和炉子生产节奏，利用动态差值方法计算出各个加热段的炉温设定值。比较每个段末节点的炉温设定值和实际炉温值，如果炉温设定值大于实际炉温，然后比较加热时间，如满足最大加热时间，系统调整设定值为工艺的中下限或下限烧钢；若没达到最大加热时间，继续设定为中限烧钢；如果炉温设定值小于实际炉温，调整炉温设定值为工艺的中上限烧钢，以此循环。
[0072]
优选的是，在进行温度控制时，当存在不同控制温度的钢种混装在同一加热区时，
根据不同控制温度的钢种之间的控制温度是否存在交集，采用不同的技术方案。
[0073]
具体地，当不同控制温度的钢种之间的控制温度存在交集时，取高温钢下限和低温钢上限作为控制范围，且控制温度向先入钢种偏移。如图3所示。
[0074]
当不同控制温度的钢种之间的控制温度不存在交集时：若高温钢先于低温刚组(先后以炉内位置或装钢时间为依据)，则以高温钢的温度范围为控制范围。如图4所示。
[0075]
若低温钢先于高温钢，则先以低温钢的温度上限进行加热，且在低温钢出炉后按高温钢的温度上限加热。如图5所示。
[0076]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。