[发明专利]一种辊底式退火炉温度控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金生产技术领域，涉及退火炉温度控制方法。

背景技术

辊底式退火炉用炉内辊道运送热处理材，沿炉子整个长度每隔一定距离安装一根辊子，物料在辊子上运行，在辊子上面和下面的炉膛都可布置烧嘴供热，炉子划分为多个控制段，每个段又可以划分为多个控制区，每个控制区装有热电偶，用于炉温控制。一般特钢企业的热处理炉都没有数学模型，直接采用热处理温度曲线，通过L1控制各段的温度和辊道速度，满足热处理工艺对温度和时间的要求。可是，热处理炉实际的炉温曲线，并不能代表钢温曲线，这种差别对于很小规格或者很薄的产品，影响不是很显著，但是对于大规格的钢料，就有很大的影响了，尤其是对保温时间的影响，保温时间短了，会影响产品质量，保温时间长了，会影响节奏，也浪费能量。另外，升温控制段的操作控制方法也有很大的不确定性，产品温度波动比较大，导致能源的浪费和产品质量的波动。例如，对于需要球化退火的钢种，升温控制段温度和均热段保温时间的波动，直接影响产品质量；对于需要去应力退火的钢种，保温时间过短，达不到预期的效果，保温时间过长浪费能源。

为了解决上述存在的问题，操作人员只能在工艺允许的范围内，尽量让温度制度稳定，然而，对于多规格、多品种的特钢热处理钢材，由于缺乏模型，无法细化到一个产品一个工艺，而是分组，把品种规格相近的划分为一组，采用相同的热处理曲线，进行炉温控制。这种同一个钢种，尺寸不同，加热工艺相同的情况，由于加热过程中，尺寸效应的关系，将导致产品质量的波动。另外，由于辊底式退火炉升温控制段涉及的可控制段比较多，一般会采用比较保守的方法，钢坯入炉后，在工艺允许的情况下，尽可能加热，防止后面加热能力不足，或者达不到均热温度，这必然导致产品质量的波动和能源利用的不合理。这些控制方法，都比较保守，带有经验性质，无法解决目前特钢热处理炉温度控制面临的问题。因此，需要利用新的技术手段，对热处理过程进行精准高效的控制。这就需要从辊底炉的设备出发，把材料的参数、钢坯尺寸的参数、工艺的目标等作为输入，经过实时的模型运算，给出最合理的加热温度，并完成设定控制。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种辊底式退火炉温度控制方法，以解决上述技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种辊底式退火炉温度控制方法，其特征在于，第一步获取钢坯温度计算用数据，在产品装炉完成后，采用钢坯的温度模型计算工艺给定的升温曲线对应的产品加热段出口的目标温度；第二步，根据钢坯所在的位置和热电偶温度，利用温度模型计算钢坯温度；第三步，利用辊道的设定速度、各加热段的长度及钢坯的位置，计算钢坯到加热段段末的剩余加热时间；第四步，对加热温度进行前馈控制，以步骤2计算的钢坯温度为起点，利用步骤3计算的钢坯剩余加热时间t，以工艺曲线作为炉温输入，按照给定的时间步长Δt，预报钢坯到达加热段段末的温度T_pre，然后求出预报温度和目标温度的偏差，进而求出钢坯所在段的前馈温度控制量；第五步，利用加热段出口位置钢坯温度跟踪模型的计算结果和与钢坯在该处的目标温度的偏差，确定加热温度的反馈控制量；第六步，对辊底炉加热段进行“前馈+反馈”的温度设定控制。

第一步中，所述钢坯温度计算用数据包括钢坯的比热、密度、导热系数、尺寸等。在产品装炉完成后，采用工艺给定的升温曲线和炉辊移动速度，模拟钢坯在炉内运动，利用温度跟踪模型，计算钢坯在各个位置的温度，从而获得钢坯在各个加热段出口的温度，得出产品在各个加热段出口的目标温度。钢坯的温度模型采用热传导方程来表达，用差分算法来求解。

如果钢坯为圆钢，则钢坯的温度模型可以表达为：