本發(fā)明屬于加熱爐優(yōu)化控制領(lǐng)域，具體涉及一種軋鋼加熱爐鋼坯混裝時(shí)的加熱方法。
背景技術(shù)：
：加熱爐是軋鋼生產(chǎn)的重要設(shè)備，其加熱鋼坯的質(zhì)量直接制約著成品質(zhì)量；同時(shí)，加熱爐也是軋鋼生產(chǎn)的主要耗能設(shè)備，其能耗約占整個(gè)軋鋼工序的70％。加熱爐生產(chǎn)的鋼坯包括多個(gè)鋼種、多種規(guī)格，鋼坯的入爐溫度也不盡相同，因此，加熱爐生產(chǎn)時(shí)鋼坯混裝比較嚴(yán)重?；煅b時(shí)，加熱爐生產(chǎn)要滿足所有鋼坯的加熱要求，同時(shí)要盡量減少氧化燒損。因此，在混裝較多時(shí)，往往依靠人工手動(dòng)調(diào)節(jié)爐溫。但人工調(diào)節(jié)存在差異性大、燒損嚴(yán)重、產(chǎn)品質(zhì)量欠佳、能耗高等問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)就鋼坯混裝時(shí)的爐溫設(shè)定方法提出了一些專利申請(qǐng)：專利CN201010144781.3提出了一種優(yōu)化控制大型步進(jìn)梁式加熱爐板坯加熱制度的模型，它優(yōu)化了不同鋼種鋼坯的入爐順序，并模擬了10塊不同鋼坯混裝入爐情況下的加熱過(guò)程。該方法重點(diǎn)研究不同鋼種加熱制度，提出優(yōu)化的入爐順序，但未涉及不同規(guī)格鋼坯和冷熱坯混裝的問(wèn)題。專利CN201510264736.4提出了一種冷熱鋼坯混裝的加熱爐爐溫設(shè)定方法，該方法通過(guò)檢測(cè)的入爐鋼坯溫度和鋼坯在爐內(nèi)位置，計(jì)算某一段內(nèi)所有鋼坯的入爐溫度均值和出爐溫度均值，共同補(bǔ)償爐溫設(shè)定值。該方法僅是對(duì)爐溫設(shè)定值進(jìn)行補(bǔ)償，而且僅考慮了冷熱鋼坯的混裝，未涉及其他混裝情況。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的在于針對(duì)不同鋼種、不同規(guī)格、不同入爐溫度的鋼坯混裝情況提供一種加熱方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種軋鋼加熱爐鋼坯混裝時(shí)的加熱方法，包括以下步驟：S1：根據(jù)鋼坯信息計(jì)算單塊鋼坯加熱時(shí)所需的爐溫設(shè)定值范圍；S2：判斷兩塊要混裝的鋼坯的爐溫設(shè)定值范圍是否有重疊，從而確定是否可以連續(xù)入爐；S3：若鋼坯的爐溫設(shè)定值范圍有重疊，選取重疊區(qū)域上限為爐溫初設(shè)值，計(jì)算在該爐溫下兩塊鋼坯的升溫情況，若兩塊鋼坯在該爐溫下都能滿足其加熱要求，則該爐溫即為兩塊鋼坯混裝時(shí)的爐溫設(shè)定值；如果不能同時(shí)滿足兩塊鋼坯的加熱要求，則降低爐溫，再計(jì)算新爐溫下兩塊鋼坯的升溫情況；通過(guò)反復(fù)修正爐溫，直到都滿足兩塊鋼坯的加熱要求時(shí)，即為混裝時(shí)的爐溫設(shè)定值；當(dāng)爐溫降低到兩塊鋼坯爐溫設(shè)定值重疊區(qū)域的下限，仍無(wú)法滿足兩塊鋼坯的加熱要求時(shí)，進(jìn)入步驟S4；S4：若鋼坯的爐溫設(shè)定值范圍無(wú)重疊，則需空位處理，并確定空位距離。步驟S1中，所述鋼坯信息包括鋼坯規(guī)格、加熱時(shí)間、鋼種、入爐溫度、出爐目標(biāo)溫度。步驟S1中包括以下子步驟：S11：用一元三次函數(shù)描述鋼坯升溫曲線，根據(jù)工藝要求確定定解條件，求解方程組獲得一組鋼坯表面的升溫曲線，鋼坯升溫曲線描述為：T(τ)＝aτ3+bτ2+cτ+d式中，T為鋼坯溫度，τ為鋼坯入爐時(shí)間，a、b、c、d為待求系數(shù)；根據(jù)鋼坯入爐溫度、出爐溫度等可以獲得以下方程組和約束條件：式中，T0為鋼坯入爐溫度，Taim為鋼坯目標(biāo)溫度，τs為鋼坯加熱時(shí)間，求解上述方程組，可以獲得一組鋼坯升溫曲線，為鋼坯表面點(diǎn)升溫曲線；S12：劃分網(wǎng)格，求解鋼坯一維厚度方向的差分方程,根據(jù)鋼坯表面升溫曲線獲得鋼坯內(nèi)部溫度分布，鋼坯一維隱式差分方程為：式中，qu為鋼坯上表面熱流密度，qb為鋼坯下表面熱流密度，F(xiàn)o為傅立葉數(shù)，λ為鋼坯導(dǎo)熱系數(shù)，△τ為時(shí)間步長(zhǎng)，△y為空間步長(zhǎng)；S13：根據(jù)鋼坯表面的升溫曲線，通過(guò)邊界點(diǎn)差分方程，反算出每一條升溫曲線對(duì)應(yīng)的爐溫曲線，鋼坯邊界節(jié)點(diǎn)差分方程為：式中，σ為玻爾茲曼常數(shù)，ε為綜合傳熱系數(shù)，Tf為爐溫，Ts為鋼坯溫度，λ為鋼坯導(dǎo)熱系數(shù)，△τ為時(shí)間步長(zhǎng)，△y為空間步長(zhǎng)，ρ為鋼坯密度，CP為鋼坯比熱；S14：選取最高和最低兩條爐溫曲線作為該鋼坯的爐溫設(shè)定值范圍；步驟S3中，計(jì)算初選爐溫下鋼坯的升溫過(guò)程，采用以下方法：求解鋼坯一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程，獲得厚度方向溫度分布,鋼坯加熱過(guò)程導(dǎo)熱方程為：初始條件：τ＝0,t(0,y)＝t0(y)邊界條件：式中，ρ為鋼坯密度，CP為鋼坯比熱，λ為鋼坯導(dǎo)熱系數(shù)，t0(y)為鋼坯初始溫度，qu為鋼坯上表面熱流密度，qb為鋼坯下表面熱流密度，H為鋼坯厚度，計(jì)算獲得鋼坯加熱過(guò)程溫度場(chǎng)后，根據(jù)以下兩點(diǎn)判斷鋼坯是否滿足加熱要求：一是達(dá)到目標(biāo)溫度，二是斷面溫差在要求范圍內(nèi)。步驟S4中，空位距離按下式來(lái)確定：X＝max[L(i)]式中，X為空位距離，L(i)為加熱爐各段長(zhǎng)度。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出了一種鋼坯混裝時(shí)的加熱方法，有利于提高鋼坯的加熱質(zhì)量，減少氧化燒損。在確定爐溫設(shè)定值時(shí)，選取滿足鋼坯加熱要求的上限爐溫，有利于提高加熱爐產(chǎn)能，降低燃耗。該方法拋開了不同鋼種、不同規(guī)格、不同入爐溫度混裝的復(fù)雜分類，從鋼坯的升溫特性出發(fā)，適用于加熱爐所有混裝情況，應(yīng)用面廣。附圖說(shuō)明為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明：圖1為本發(fā)明的總流程圖；圖2為單塊鋼坯爐溫設(shè)定值范圍計(jì)算流程圖；圖3為混裝加熱方法流程圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。本實(shí)例中選取的加熱爐有效長(zhǎng)度為57.4m，爐膛內(nèi)寬10m，共設(shè)置熱回收段、預(yù)熱段、一加熱段、二加熱段、均熱段五個(gè)段，各段長(zhǎng)度L(i)見下表。表1加熱爐各段尺寸段名熱回收段預(yù)熱段一加熱段二加熱段均熱段長(zhǎng)度/m14.89.310.511.811.0本實(shí)施例一種軋鋼加熱爐鋼坯混裝時(shí)的加熱方法，包括以下步驟：S1：根據(jù)鋼坯信息計(jì)算單塊鋼坯加熱時(shí)所需的爐溫設(shè)定值范圍；所述鋼坯信息包括鋼坯規(guī)格、加熱時(shí)間、鋼種、入爐溫度、出爐目標(biāo)溫度。表2鋼坯信息表名稱鋼種鋼坯厚度/mm入爐溫度/℃出爐溫度/℃加熱時(shí)間/min鋼坯1Q345220201180190鋼坯2Q3452304001180190計(jì)算過(guò)程分為以下幾步：S11：用一元三次函數(shù)描述鋼坯升溫曲線，根據(jù)工藝要求確定定解條件，求解方程組獲得一組鋼坯表面的升溫曲線，鋼坯升溫曲線描述為：T(τ)＝aτ3+bτ2+cτ+d式中，T為鋼坯溫度，τ為鋼坯入爐時(shí)間，a、b、c、d為待求系數(shù)；根據(jù)鋼坯入爐溫度、出爐溫度等可以獲得以下方程組和約束條件：式中，T0為鋼坯入爐溫度，Taim為鋼坯目標(biāo)溫度，τs為鋼坯加熱時(shí)間，求解上述方程組，可以獲得一組鋼坯升溫曲線，為鋼坯表面點(diǎn)升溫曲線；S12：劃分網(wǎng)格，求解鋼坯一維厚度方向的差分方程,根據(jù)鋼坯表面升溫曲線獲得鋼坯內(nèi)部溫度分布，鋼坯一維隱式差分方程為：式中，qu為鋼坯上表面熱流密度，qb為鋼坯下表面熱流密度，F(xiàn)o為傅立葉數(shù)，λ為鋼坯導(dǎo)熱系數(shù)，△τ為時(shí)間步長(zhǎng)，△y為空間步長(zhǎng)；k表示時(shí)間節(jié)點(diǎn),Tk和Tk+1分別表示k時(shí)刻和k+1時(shí)刻鋼坯的溫度；S13：根據(jù)鋼坯表面的升溫曲線，通過(guò)邊界點(diǎn)差分方程，反算出每一條升溫曲線對(duì)應(yīng)的爐溫曲線，鋼坯邊界節(jié)點(diǎn)差分方程為：式中，σ為玻爾茲曼常數(shù)，ε為綜合傳熱系數(shù)，Tf為爐溫，Ts為鋼坯溫度，λ為鋼坯導(dǎo)熱系數(shù)，△τ為時(shí)間步長(zhǎng)，△y為空間步長(zhǎng)，ρ為鋼坯密度，CP為鋼坯比熱；S14：選取最高和最低兩條爐溫曲線作為該鋼坯的爐溫設(shè)定值范圍；S2：判斷兩塊要混裝的鋼坯的爐溫設(shè)定值范圍是否有重疊，從而確定是否可以連續(xù)入爐；S3：若鋼坯的爐溫設(shè)定值范圍有重疊，選取重疊區(qū)域上限為爐溫初設(shè)值，計(jì)算在該爐溫下兩塊鋼坯的升溫情況，若兩塊鋼坯在該爐溫下都能滿足其加熱要求，則該爐溫即為兩塊鋼坯混裝時(shí)的爐溫設(shè)定值；如果不能同時(shí)滿足兩塊鋼坯的加熱要求，則降低爐溫，再計(jì)算新爐溫下兩塊鋼坯的升溫情況；通過(guò)反復(fù)修正爐溫，直到都滿足兩塊鋼坯的加熱要求時(shí)，即為混裝時(shí)的爐溫設(shè)定值；當(dāng)爐溫降低到兩塊鋼坯爐溫設(shè)定值重疊區(qū)域的下限，仍無(wú)法滿足兩塊鋼坯的加熱要求時(shí)，進(jìn)入步驟S4；計(jì)算初選爐溫下鋼坯的升溫過(guò)程，采用以下方法：求解鋼坯一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程，獲得厚度方向溫度分布,鋼坯加熱過(guò)程導(dǎo)熱方程為：初始條件：τ＝0,t(0,y)＝t0(y)邊界條件：式中，ρ為鋼坯密度，CP為鋼坯比熱，λ為鋼坯導(dǎo)熱系數(shù)，t0(y)為鋼坯初始溫度，qu為鋼坯上表面熱流密度，qb為鋼坯下表面熱流密度，H為鋼坯厚度，計(jì)算獲得鋼坯加熱過(guò)程溫度場(chǎng)后，根據(jù)以下兩點(diǎn)判斷鋼坯是否滿足加熱要求：一是達(dá)到目標(biāo)溫度，二是斷面溫差在要求范圍內(nèi)。S4：若鋼坯的爐溫設(shè)定值范圍無(wú)重疊，則需空位處理，并確定空位距離?？瘴痪嚯x按下式來(lái)確定：X＝max[L(i)]式中，X為空位距離，L(i)為加熱爐各段長(zhǎng)度。最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3