[发明专利]一种低温辊底式热处理炉钢板加热的控制方法

说明书

本发明涉及一种低温辊底式热处理炉钢板加热的控制方法，属于辊底式热处理炉优化控制领域。包括以下步骤：S1.建立辐射换热+对流换热的传热模型，计算钢板表面热流密度，计算炉内钢板实时温度；S2.判断钢板是否达到热处理目标温度，若未达到，则重复步骤S1，进入下一计算周期再次判断；若达到，开始保温，计算此时钢板所在炉内的位置，并计算钢板到达热处理炉出口时的保温时间；判断钢板到达热处理炉出口时的保温时间是否满足最短保温时间的工艺要求，若不满足，则调整炉温和/或辊速，重复步骤S1和S2，进入下一计算周期再次判断；若满足，则保持当前炉温和辊速。针对炉内传热特性，增加对流换热计算，合理建模，提高模型控制精度。

技术领域

本发明属于辊底式热处理炉优化控制领域，涉及一种低温辊底式热处理炉钢板加热的控制方法。

背景技术

辊底式热处理炉是宽厚钢板热处理生产线的重要设备，其温度的过程控制直接关系到钢板的最终性能。影响钢板性能的指标主要有两个，一是钢板的保温时间，二是钢板温度的均匀性。钢板在炉内的加热过程相当于一个黑匣子，钢板何时达到了热处理目标温度及何时开始保温只能通过模型计算获得。因此，辊底式热处理炉控制系统至关重要。钢板温度的均匀性直接关系到钢板的组织性能，在低温辊底式热处理炉内，为了提高炉内温度场的均匀性，有时会安装循环风机增加气流的扰动，此时，炉内以对流换热为主，而传统的热处理模型都是以辐射换热计算为主，不适用于低温辊底式热处理炉。

专利CN201410609834.2提出了一种辊底式热处理炉的高精度高可靠炉温控制系统和方法。该方法立足于热处理工艺，炉膛温度控制采用分区控制策略，热电偶基于“二乘二取二”算法，烧嘴的燃/空流量控制增设双交叉限幅法。该控制系统和方法主要涉及基础自动控制，并没有涉及辊底式热处理炉的热处理模型控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低温辊底式热处理炉钢板加热的控制方法，该控制方法针对低温辊底式热处理炉内传热特点，以辐射换热+对流换热合理建模，基于能准确反映热处理炉内传热特点的模型计算钢板表面热流密度，从而更为准确地计算炉内钢板实时温度，预判钢板的保温时间，并通过调整炉温和/或辊速，保证钢板出炉时满足最低保温时间的热处理工艺要求。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低温辊底式热处理炉钢板加热的控制方法，包括以下步骤：

S1.建立热处理炉炉内包括辐射换热和对流换热的传热模型，计算钢板表面热流密度，计算炉内钢板实时温度，也即获得钢板截面温度分布；

S2.判断钢板是否达到热处理目标温度，若未达到热处理目标温度，则重复步骤S1，进入下一计算周期再次判断；若达到热处理目标温度，开始保温，计算钢板开始保温时所在炉内的位置，并计算钢板到达热处理炉出口时的保温时间；

S3.判断钢板到达热处理炉出口时的保温时间是否满足最短保温时间的工艺要求，若不满足，则调整炉温和/或辊速，重复步骤S1和S2，进入下一计算周期再次判断；若满足，则保持当前炉温和辊速。

进一步，步骤S1中，计算钢板表面热流密度，获得钢板截面温度分布的具体过程为：

S101.计算钢板表面热流密度：

q＝q_c+q_h

式中，q_c为辐射热流密度(W/m²)；q_h为对流热流密度(W/m²)；

辐射热流密度为：

式中，C₀为导来辐射系数(W/(m².K⁴))，T_g为炉温(K)，T_s为钢板温度(K)；