一种连续退火炉动态加热过程中带钢温度的优化控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115232955A(43)申请公布日2022.10.25(21)申请号202210873135.3(22)申请日2022.07.22(71)申请人安徽工业大学地址243032安徽省马鞍山市经济技术开发区南区嘉善科技园2号楼(72)发明人何飞何婷刘港刘永蕾戴兆汉(74)专利代理机构合肥昊晟德专利代理事务所(普通合伙)34153专利代理师何梓秋(51)Int.Cl.C21D9/56(2006.01)C21D11/00(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图6页(54)发明名称一种连续退火炉动态加热过程中带钢温度的优化控制方法(57)摘要本发明公开了一种连续退火炉动态加热过程中带钢温度的优化控制方法，属于钢铁智能制造技术领域，本发明通过构建退火炉加热段全炉带钢温度分布计算模型、加热段各列辐射管温度的动态优化设定模型，实现加热段精准控温、带钢加热模式主动优化和动态定制，对实际生产中黑匣子退火炉加热过程的可视化、提高加热段出口带钢温度在退火温度要求范围内的命中率、节能降本增效等具有重要意义，可推广到任何连续退火炉、各类不同工况下的带钢温度精确预测、动态热跟踪和实时可视化，从而实现加热段精准控温、带钢加热模式主动优化和动态定制，对实际生产过程工艺和操作优化、提高加热段出口带钢温度在退火温度要求范围内的命中率、节能降本增效等具有重要意义。CN115232955ACN115232955A权利要求书1/4页1.一种连续退火炉动态加热过程中带钢温度的优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：构建加热段全炉带钢温度分布计算模型，确定模型设计的基本参数与定解条件，采用传热反问题方法在线校正加热段全炉带钢温度分布计算模型；S2：构建加热段各列辐射管温度的动态优化设定模型，优化并选择满足热处理工艺要求的不同加热模式。2.根据权利要求1所述的一种连续退火炉动态加热过程中带钢温度的优化控制方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下子步骤：S11：针对实际带钢连续退火炉动态加热过程的结构、工艺、设备和自动控制系统，确定加热段内部辐射管布置和结构尺寸、带道长度和数量、带钢产品规格和钢种、工艺速度、炉墙内部材质、传热特点；S12：设定加热段带钢温度分布计算模型的相关基础参数，包括带钢、辐射管和炉墙黑度、带钢密度和带钢比热容；S13：根据加热段辐射管布置和炉膛结构，将加热段分成多个封闭计算区域和带钢单元；S14：沿着带钢长度方向假设一种初始温度分布Xp，进行加热段全炉带钢温度分布初始化，即Tp'＝Xp，其中p＝0,1,2,...，加热段全炉带钢上共离散为p+1个点，Tp'为初始化的加热段全炉带钢温度分布；S15：对于每个带钢单元i，进行热流密度计算，其中i＝1,2,...；S16：基于传热学理论，对每个带钢单元依次进行热平衡关系计算，由带钢单元接收的热量等于带钢单元升温所需热量，计算得到带钢单元端点温度Ti+1，如下式所示：式中，Ti和Ti+1分别是第i带钢单元起点和端点的温度，其中第i带钢单元起点即i点，端点即i+1点；qi为第i带钢单元左右两侧表面总共接收到的热流密度，为第i带钢单元左右两侧表面的辐射热流密度和对流热流密度之和；ΔLi,i+1为第i带钢单元上i点到i+1点的距离；ρs为带钢的密度；Cs,i为第i带钢单元的比热容，取第i带钢单元的平均温度求得比热容；δs为第i带钢单元的厚度，us为带钢速度；S17：通过在加热段入口和出口安装的红外辐射高温计实时测量入炉和出炉处高速运行的带钢温度，采用热电偶实时测量各列辐射管热点温度和炉膛温度，获得入炉和出炉带温、各列辐射管温度、炉温、带钢速度、带钢规格实测数据，采用传热反问题方法在线实时校正加热段全炉带钢温度分布计算模型，对模型参数进行自学习修正，以自适应实际炉况的变化，其中，传热反问题方法是指根据加热段全炉带钢温度分布计算模型求解算出的出炉带温与实测出炉带温比较，来反推模型参数修正量。S18：根据实时测量的模型输入参数，包括带钢宽度、厚度和速度、加热段入口带钢温度、各列辐射管温度和各区域炉温，以一定时间周期实时预测全炉带钢温度分布，实现带钢温度分布变化的动态跟踪。3.根据权利要求2所述的一种连续退火炉动态加热过程中带钢温度的优化控制方法，2CN115232955A权利要求书2/4页其特征在于：在所述步骤S13中，封闭计算区域分为两种，第一种为包含辐射管的区域，第二种为不包含辐射管的区域，每个封闭计算区域由左侧带钢表面、右侧带钢表面、辐射管表面、炉墙和多个假想面构成。4.根据权利要求3所述的一种连续退火炉动态加热过程中带钢温度的优化控制方法，其特征在于：在所述步骤S14中，初始化的加热段全炉带钢温度分布采用理论退火温度曲线上的对应位置温度数据