一种间歇式铝卷退火炉在线控制系统和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114410956A(43)申请公布日2022.04.29(21)申请号202111493536.8(22)申请日2021.12.08(71)申请人中航工程集成设备有限公司地址102206北京市昌平区回龙观镇高新三街2号(72)发明人秦明臣高玉峰高如超李国华李勇(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人张昕(51)Int.Cl.C21D11/00(2006.01)C21D9/54(2006.01)C21D1/26(2006.01)C22F1/04(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图3页(54)发明名称一种间歇式铝卷退火炉在线控制系统和方法(57)摘要本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。CN114410956ACN114410956A权利要求书1/2页1.一种间歇式铝卷退火炉在线控制系统，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的间歇式铝卷退火炉在线控制系统，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的间歇式铝卷退火炉在线控制系统，其特征在于，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；所述在线监测模块，具体用于通过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)，通过炉气测温热电偶获取炉气温度，通过风机频率监测装置获取风机频率，并且通过铝卷测温热电偶、炉气测温热电偶和风机频率监测器通过可编程控制器将测量数据传输给上位机进行处理。4.根据权利要求3所述的间歇式铝卷退火炉在线控制系统，其特征在于，所述铝卷温度实时修正模块修正计算铝卷温度场的方式为：在数学模型计算误差(ΔT)大于误差阈值ε时，修正后的铝卷温度场＝修正系数k×修正前的铝卷温度场；其中，所述修正系数k＝实测铝卷温度值(T1)÷数学模型计算模块计算得到的铝卷温度值(T2)。5.根据权利要求4所述的间歇式铝卷退火炉在线控制系统，其特征在于，误差阈值ε的取值范围在0.1℃‑5℃。6.根据权利要求1～5中任一项所述的间歇式铝卷退火炉在线控制系统，其特征在于，所述线控制系统所控制的热处理过程包括：加热阶段、均热阶段和冷却阶段；所述在线控制系统对热处理过程进行控制的方式为：在加热阶段和冷却阶段，数学模型计算模块不参与炉温控制，只实时跟踪炉温，以及计2CN114410956A权利要求书2/2页算下一时刻的铝卷温度场；在均热阶段，数学模型计算模块通过逐步寻优方式计算下一时刻的最佳炉温设定值，参与本均热阶段的炉温控制；其中，所述最佳炉温设定值为：保证均热阶段铝卷表面温度始终不高于铝卷目标温度时的炉温设定值。7.一种间歇式铝卷退火炉在线控制方法，