[发明专利]一种加热炉试验装置的试验方法

说明书

本发明公开了一种加热炉试验装置的试验方法，属于加热炉技术领域。本发明包括以下步骤：一、将钢坯运送至炉膛内的托架上；二、在钢坯内部进行打孔，并将钢坯热电偶固定在测量孔内；三、将热电偶引出线连接至信号采集模块；四、打开鼓风机；五、打开空气加热I段、空气加热II段、空气加热III段和空气加热IV段的电源及温控器，依次完成炉体预热模拟、预热段模拟、一加热段模拟、二加热段模拟、以及均热段模拟各工况。本发明的目的在于克服现有钢坯加热制度研究测试的时间不确定、测量结果准确度不高的等的不足，不仅能够解决对钢坯加热制度的研究，还能够提高测量准确度，掌控试验时间。

技术领域

本发明涉及加热炉技术领域，更具体地说，涉及一种加热炉试验装置的试验方法。

背景技术

在钢铁冶金行业的热轧工序中，为了保证轧制的要求，钢坯需要在加热炉内完成二次加热过程，其加热目标温度一般为1200℃左右，断面温差低于30℃。加热炉的加热制度决定了钢坯的出炉温度和断面温差，而温度制度是由炉膛温度分布和加热时间共同决定的。因此，加热制度对钢坯温度场影响规律的研究，一直是人们关注的焦点。现有的研究主要是从CFD模拟和黑匣子测试两方面着手完成的。

CFD模拟：利用CFD软件，对加热炉物理模型进行适当假设，建立几何建模，并对其进行网格划分，设置相应的边界条件，完成加热炉炉膛温度场、速度场，以及钢坯的温度场模拟任务。通过设置不同的边界条件，寻找优化的加热制度，实现钢坯的高效加热。这种理论研究本身存在着非常大的不确定性，而这种不确定性会引起较大的误差。首先，由于加热炉炉膛结构的复杂性，在几何建模时，需要做出各种假设，否则无法有效建立几何模型；其次，网格划分的质量也严重影响模型计算的精度。因此，通过CFD模拟的方法，获得的优化加热制度，在实际应用时，还需用黑匣子进行测试后，对其进行修正。

黑匣子测试：为了研究钢坯在整个加热过程中温度场的变化规律，黑匣子测试是非常重要的手段。即在钢坯上打出不同深度的孔，布置热电偶，把黑匣子(一种带水冷的温度检测装置)固定在试验钢坯上，并按正常生产计划，与其他钢坯一起装炉。在其加热过程中，完成该试验钢坯的炉气温度，各测点温度的检测，最终出炉。该试验方法虽然可以获得钢坯加热过程的炉气温度和钢坯的温度场。但是黑匣子测试一方面受到严重的生产计划的时间制约，另一方面受到高昂的测试费用制约的影响，而无法及时和有效的开展。

因此，以上两种方式的核心是黑匣子测试，而黑匣子测试的时间和成本限制是无法克服的。所以亟需提出全新的、低成本的钢坯加热制度研究的试验装备。目前国内外均已开展了该项研究，已有成果展现如下。

经检索，关于钢坯加热制度的研究已有大量专利公开，如法孚斯坦因冶金技术(上海)有限公司申请的专利-一种用于热轧的步进式加热炉，其专利申请号为2018207344333，该专利方案主要在传统的加热炉测温控制方面做出了优化改进，即增设了上排烧嘴加热控装置和下排烧嘴加热控装置，分别布置与炉膛内顶部和炉膛内底部用来解决因侧面烧嘴测温不准，造成烧嘴下部过烧或少烧，使加热炉内被加热产品的上下表面受热不均的问题。

又如，常州市龙特耐磨球有限公司申请的专利-一种环形加热炉双温双控装置，其专利申请号为2018212194035，该专利方案为了解决测温器件长时间处于高温环境而导致的老化，进而引起温度失真等问题，在现有的环形加热炉上增设了第一热电偶、第二热电偶、第一温度监测装置以及第二温度监测装置，增加了测温的可靠性，保证了加热炉控制的精度和准确性。

又如，鞍钢股份有限公司申请的专利-一种热轧加热炉动态炉温控制方法，其专利申请号为2017105693626，该方法包括周期计算炉内钢坯实时温度、预测炉内钢坯剩余时间等，并可对不同钢种做炉温动态调整，确定最优炉温设定值，实现加热炉的优化运行。