[发明专利]对热轧加热炉板坯温度的预报方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对热轧加热炉板坯温度的预报方法。

背景技术

加热炉是轧钢生产线关键设备之一，也是主要耗能设备，具有非线性、时变、分布参数特性。钢坯加热的质量直接影响钢材的质量、产量、能源消耗和轧机寿命。钢坯表面温度和中心温度是钢坯加热的主要质量指标。但实际工业生产中，人们还无法直接测量移动钢坯在炉内的温度分布，只能通过各种数学方法来推算炉内的钢坯温度。钢坯加热炉内的温度分布尤其是在出炉口处钢坯表面温度和断面温差对于实现加热炉的闭环最优控制和预测钢坯的轧制效果具有重要的意义，因此，加热炉只有合理控制钢坯出炉温度及其分布才能保证轧制质量，降低加热炉燃料的消耗。

现有的方法是对炉内钢坯温度进行预报，进而建立最佳的炉温制度，用于改善钢坯加热质量。

生产实践中，一般基础自动化控制认为合理的炉内温度制度就能加热出合适的钢坯，由于人们还无法直接测量移动钢坯在炉内的温度分布，只有在钢坯出炉后才能知道出钢温度是否合格。这样就不能对钢坯温度进行跟踪，而且一旦出现出钢温度不合格已经无法挽回了。

中国发明专利申请公布说明书CN1940905(公开日：2007年04月04日)公开了“一种对热轧加热炉板坯温度的确定方法”。该方法通过总括热吸收率法，运用差分方程来实现对热轧板坯加热炉钢坯温度的预报，其存在的不足是计算繁琐复杂，有一定的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对热轧加热炉板坯温度的预报方法，能够准确预报加热炉内的钢坯温度，而且能够简化计算的繁琐和复杂性。

为解决上述技术问题，本发明的对热轧加热炉板坯温度的预报方法是采用如下技术方案实现的，

步骤一、对辐射的热传递简化假设为：

(1)钢坯假设，把所有炉内的钢坯看作一个整体，并且钢坯加热过程中无体积变化；每个钢坯除了厚度方向两个表面外，其他四端面方向绝热；

(2)忽略水冷梁对钢坯温度分布的影响；钢坯边界与气体之间的对流传热忽略不计；

(3)假设上炉膛和下炉膛温度相等，钢坯周围全是气体，且炉温沿炉长方向为一个有规律性变化的温度场，沿炉宽方向温度均匀一致；

(4)钢坯在炉内匀速前进；

(5)钢坯的密度视为常数；在同一炉段内，有关传热特性系数为常数；导热系数、比热容和导温系数视为近似常数；

步骤二、绘制一维非稳态传热问题网格划分图，将钢坯分为8层，即9个结点，对一维非稳态差分方程进行分解，得到9个结点时的显式差分方程组，

β₁ⁿ＝fT₂ⁿ+(1+2f)T₃ⁿ+fT₄ⁿ

β₂ⁿ＝fT₄ⁿ+(1+2f)T₅ⁿ+fT₆ⁿ

β₃ⁿ＝fT₆ⁿ+(1+2f)T₇ⁿ+fT₈ⁿ

βⁿ＝f²β₁ⁿ+[(1+2f)²-2f²]β₂ⁿ+f²β₃ⁿ

{[(1+2f)²-2f²]²-2f⁴}T₅ⁿ⁺¹＝2f⁴T₁ⁿ⁺¹+βⁿ

[(1+2f²)²-2f²]T₃ⁿ⁺¹＝f²T₁ⁿ⁺¹+f²T₅ⁿ⁺¹+β₁ⁿ