[发明专利]一种间歇式铝卷退火炉在线控制系统和方法有效

专利信息
申请号: 202111493536.8 申请日: 2021-12-08
公开(公告)号: CN114410956B 公开(公告)日: 2023-06-02
发明(设计)人: 秦明臣;高玉峰;高如超;李国华;李勇 申请(专利权)人: 中航工程集成设备有限公司
主分类号: C21D11/00 分类号: C21D11/00;C21D9/54;C21D1/26;C22F1/04
代理公司: 中国航空专利中心 11008 代理人: 张昕
地址: 102206 北*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 间歇 式铝卷 退火炉 在线 控制系统 方法
【说明书】:

发明实施例公开了一种间歇式铝卷退火炉在线控制系统和方法,包括:数学模型计算模块和铝卷温度实时修正模块连接到在线监测模块,线监测模块通过各测量电偶连接到铝卷退火炉;在线控制系统的控制方式包括:数学模型计算模块实时计算铝卷温度场,在线监测模块通过布设在铝卷高温点位置上的铝卷测温热电偶获取铝卷高温点位置的实测铝卷温度值,铝卷温度实时修正模块通过判断数学模型计算误差对计算得到的铝卷温度场进行实时修正。本发明实施例提供的技术方案解决了现有“差温加热”的铝卷控温方法,存在较高的铝卷超温的风险,难以保证铝卷退火质量,以及无法发挥退火炉最大生产效率等问题。

技术领域

本发明涉及但不限于金属热处理技术领域,尤指一种间歇式铝卷退火炉在线控制系统和方法。

背景技术

铝卷退火工艺的选择和温度的精准控制是制约铝卷退火质量和退火炉生产效率的主要因素;该铝卷退火工艺过程主要包括三个阶段:加热阶段、均热阶段和冷却阶段。

企业为缩短生产周期,降低能耗,提高生产效率,在加热阶段和均热阶段常采用“差温加热”的方式进行铝卷升温处理。“差温加热”即:先设定炉气温度大于铝卷目标温度,当检测铝卷温度达到某一温度时,设定炉气温度降至铝卷目标温度,当铝卷温度达到目标温度要求后,差温加热过程结束。上述“差温加热”的铝卷控温方法存在以下问题:

第一、降温点和降温速率基本通过经验进行选择,不科学、不严谨,当材料型号或生产工艺变化时,存在较高的铝卷超温的风险,难以保证铝卷退火质量;

第二、缺乏相应的数学模型和理论基础作为指导,主要凭借生产经验制定标准工艺曲线进行炉温设定,无法发挥退火炉最大生产效率。

发明内容

本发明的目的:为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种间歇式铝卷退火炉在线控制系统和方法,以解决现有“差温加热”的铝卷控温方法,存在较高的铝卷超温的风险,难以保证铝卷退火质量,以及无法发挥退火炉最大生产效率等问题。

本发明的技术方案:本发明实施例提供一种间歇式铝卷退火炉在线控制系统和方法,包括:数学模型计算模块、在线监测模块、铝卷温度实时修正模块和铝卷退火炉;其中,所述数学模型计算模块和铝卷温度实时修正模块通过上位机连接到在线监测模块,线监测模块通过各测量电偶连接到铝卷退火炉;所述在线控制系统通过对铝卷退火炉在线控制逻辑对热处理过程进行控制,在线控制系统的控制方式包括:

所述数学模型计算模块为基于热传导理论所建立的数学模型,用于实时计算铝卷温度场,所述铝卷温度场包括铝卷中各点位置的温度值;

所述在线监测模块,用于通过布设在铝卷高温点位置上的铝卷测温热电偶获取铝卷高温点位置的实测铝卷温度值(T1),还用于获取炉温、风机频率;其中,所述炉温和风机频率用于数学模型计算模块计算铝卷温度场;

所述铝卷温度实时修正模块,用于通过判断数学模型计算误差(ΔT)对数学模型计算模块通过计算得到的铝卷温度场进行实时修正;其中,所述数学模型计算误差(ΔT)为在线监测点的实测铝卷温度值(T1)与采用数学模型计算模块计算得到的计算铝卷温度值(T2)的差值;其中,计算铝卷温度值(T2)与所述实测铝卷温度值(T1)为铝卷上同一点位置的温度值。

可选地,如上所述的间歇式铝卷退火炉在线控制系统中,所述数学模型计算模块的建立方式为:

根据已知工件表面传热系数及内部导热系数,通过离散化处理,建立导热微分方程的离散化求解公式,得到以铝卷温度场为因变量,以炉温和风机频率为自变量的数学模型。

可选地,如上所述的间歇式铝卷退火炉在线控制系统中,所述在线监测模块包括:布设在铝卷高温点位置的铝卷测温热电偶、布设在炉膛内部的炉气测温热电偶、布设在风机上的风机频率监测器以及上位机和可编程控制器,所述各电偶和风机频率监测器分别与可编程控制器相连接;

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