專利名稱：控制金屬帶在連續(xù)爐中處理條件的方法以及實施該方法的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制在連接爐中加熱的金屬帶的處理條件的方法，也涉及實現(xiàn)該方法的控制系統(tǒng)。
在用于熱處理于爐中連續(xù)輸送的帶材的連續(xù)爐中，帶材的處理條件，特別是加熱條件必須保持在預定的所需條件。為此目的，需要檢測爐內(nèi)的溫度并基于該檢測溫度而定期地校正帶材的處理條件。
常規(guī)地，由溫度傳感器檢測的實際熱空氣溫度和表示帶材在爐中輸送速度的實際線速度被初始地讀在計算器中，并基于這些數(shù)值，吹向帶材的熱空氣的噴嘴壓力隨后可以計算出，因為這一噴嘴壓力表示了需要加熱帶材的熱量。
然而，確定所需噴嘴壓力的計算過程是復雜的，并且所需的噴嘴壓力不能直接從實際熱空氣溫度、實際線速度等而計算出。所需噴嘴壓力的確定過程需要復雜的回歸計算。
更特別地是，根據(jù)常規(guī)的計算方法，作為一個生產(chǎn)步驟將表示與每個被處理帶材相關(guān)的參數(shù)的數(shù)據(jù)初始地依次輸入計算器中并貯存在其中(步驟1)。這些參數(shù)包括每個帶材的厚度和寬度、裝置的線速度、帶材在爐子出口和入口處的溫度等等?；谶@些貯存的數(shù)據(jù)，然后可計算出所需噴嘴壓力計算因子(步驟2)?；趯嶋H的熱空氣溫度校正這些因子(步驟3)，最后基于實際線速度和所需噴嘴壓力計算因子計算出所需噴嘴壓力(步驟4)。在步驟2至步驟4中的每次計算都包括回歸計算。正如所公知的，重復進行該回歸計算，直至熱平衡中的熱輸入與熱輸出之間的差別落在所給定的誤差范圍內(nèi)。
正由于此，對所需噴嘴壓力的計算需要相對較長的時間(約20秒)，因此，認為延長了控制噴嘴壓力的周期。因此，常規(guī)方法不能迅速地響應(yīng)于實際熱空氣溫度的變化或者伴隨于帶材變化的實際線速度的變化，則導致不能充分加熱帶材。特別是在多種類帶材處理的情況下，具有不同厚度的兩種帶材間的接觸則不能被合適地熱處理，因此，則導致相當長的不合格帶材。
本發(fā)明的目的是解決上述的缺點。
本發(fā)明的目的是提供一種控制帶材在連續(xù)爐中處理的處理條件的方法，該方法可以明顯地降低控制該處理條件所需的周期時間。
本發(fā)明的另一目的是提供用于實現(xiàn)上述方法的控制系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，可以用實際熱空氣溫度和實際線速度基于讀取時間而計算出處理條件。
為了完成上述和其他目的，本發(fā)明的方法包括的步驟為輸入包括相關(guān)于每個帶材的參數(shù)的生產(chǎn)程序;
通過使用基于生產(chǎn)程序的熱平衡回歸計算而計算熱輸出相關(guān)因子和熱輸入相關(guān)因子，對每個帶材的熱空氣溫度相關(guān)值、以及對每個在爐中的帶材的移動速度相關(guān)值。
定期地檢測實際熱空氣溫度和每個帶材的實際移動速度。
通過使用熱輸出相關(guān)因子、熱輸入相關(guān)因子、檢測的實際熱空氣溫度、以及每個帶材的檢測的實際移動速度而校正處理條件。
該熱輸出相關(guān)因子用于計算每個帶材所帶走的熱量，而熱輸入相關(guān)因子用于計算每個帶材間所傳送的熱量。
另外，本發(fā)明的控制系統(tǒng)包括第一計算機和第二計算機。該第一計算機包括用于計算每個帶材比熱的裝置，用于使用每個帶材移動速度相關(guān)值而計算熱輸出量的裝置，用于使用熱空氣相關(guān)值計算熱輸入量的裝置，和用于使用熱輸出和熱輸入熱平衡式而回歸計算熱輸出相關(guān)因子和熱輸入相關(guān)因子的因子計算裝置。該第二計算機計算帶材的處理條件，該計算使用熱輸出相關(guān)因子、熱輸入相關(guān)因子、以及定期檢測的熱空氣溫度和帶材的移動速度。
根據(jù)本發(fā)明的方法，使用熱空氣溫度相關(guān)值和線速度相關(guān)值，根據(jù)相關(guān)于每個帶材的參數(shù)而分別計算出熱輸出和熱輸入量。使用用于計算在熱平衡時的熱輸出和熱輸入量的回歸計算來計算熱輸出量相關(guān)因子和熱輸入量相關(guān)因子。因此，可以基于熱輸出相關(guān)因子、熱輸入相關(guān)因子、以及定期檢測的實際熱空氣溫度和實際線速度而確定帶材的控制條件，例如所需的噴嘴壓力。
在本發(fā)明的控制系統(tǒng)中，該第一計算機進行比熱計算，基于線速度相關(guān)值的熱輸出量計算，以及基于熱空氣溫度相關(guān)值的熱輸入量計算。該第一計算機也使用上述回歸計算來計算熱輸出相關(guān)因子和熱輸入相關(guān)因子、通過熱輸出計算得出熱輸出量，通過熱輸入計算得出熱輸入量。該第二個計算機計算處理條件，這基于由第一計算機計算出的熱輸出相關(guān)因子和熱輸入相關(guān)因子，以及定期檢測的實際熱空氣溫度和實際線速度。
由下述的較佳實施例以及參考附圖可以更清楚地理解本發(fā)明的上述和其他目的及特征，在全部附圖中，相同部分由相同的標碼表示。


圖1是連續(xù)爐與本發(fā)明控制系統(tǒng)操作聯(lián)接的示意圖。
圖2是表示圖1中所示控制系統(tǒng)中第一計算機中所進行的計算內(nèi)容的程序方框圖。
圖3是表示圖1中所示控制系統(tǒng)中第二計算機中所進行的計算內(nèi)容的程序方框圖。
參照附圖，在圖1示意圖中，示出了表示本發(fā)明的連續(xù)爐1和控制系統(tǒng)。
爐1裝配有燃燒器2，燃油調(diào)節(jié)閥3，用于調(diào)節(jié)供給燃燒器2的燃油量，以及閥調(diào)節(jié)馬達4，用于調(diào)節(jié)燃油調(diào)節(jié)閥3的開口度。爐1還裝配有循環(huán)鼓風機5，用于將燃燒器2加熱的熱空氣吹向待處理的帶材，用于驅(qū)動循環(huán)鼓風機5的循環(huán)鼓風機驅(qū)動馬達6，用于將爐1中廢氣排出的排氣鼓風機8，以及用于驅(qū)動排氣鼓風機8的排氣鼓風機驅(qū)動馬達9。
上述結(jié)構(gòu)的爐1操作性地聯(lián)接于控制系統(tǒng)，這包括用于控制循環(huán)鼓風機5速度的第一轉(zhuǎn)動控制器7，用于控制排氣鼓風機8速度的第二轉(zhuǎn)速控制器10，用檢測由燃燒器2加熱的熱空氣噴嘴壓力傳感器11，以及用于檢測熱空氣溫度的溫度傳感器12。該控制系統(tǒng)還包括第一計算機13、第二計算機14、用于控制熱空氣溫度的溫度控制器15，以及用于控制噴嘴壓力的壓力控制器16。
該第一和第二計算機13和14確定爐1中帶材的處理條件。第二計算機14將溫度控制數(shù)據(jù)輸出至溫度控制器15，也將壓力控制數(shù)據(jù)輸出至壓力控制器16。由第一和第二計算機13和14所處理的內(nèi)容在下面描述。
溫度控制器15基于由第二計算機14輸出的溫度控制數(shù)據(jù)而控制閥調(diào)節(jié)馬達4以調(diào)節(jié)燃油調(diào)節(jié)閥3的開口度，由此而調(diào)節(jié)供給燃燒器2的燃油量。另外，該溫度控制器15輸出給第二計算機14一個相關(guān)于由溫度傳感器12所檢測的爐1中實際熱空氣溫度TFA的信號。
壓力控制器16基于由第二計算機14輸出的壓力控制數(shù)據(jù)而輸出給第一轉(zhuǎn)速控制器7一個需要控制循環(huán)鼓風機驅(qū)動馬達6速度的速度設(shè)置信號，由此而調(diào)節(jié)由循環(huán)鼓風機5所提供的空氣量。另外，該壓力控制器16輸出給第二計算機14一個由壓力傳感器檢測的噴嘴壓力PF相關(guān)的信號，即，由噴嘴噴射出的熱空氣的噴嘴壓力。
該第一計算機13計算幾個用于計算熱空氣吹向待處理帶材的所需噴嘴壓力的因子。這些因子包括熱輸出相關(guān)因子Q出(C)，第一熱輸入(對流加熱)相關(guān)因子QC(C)，和第二熱輸入(輻射加熱)相關(guān)因子QR(C)，并且這些因子根據(jù)圖2的程序方框圖被計算出。該熱輸出相關(guān)因子Q出(C)的計算分別基于帶材的厚度TH、比重、比熱，以及帶材在爐子入口和出口處的入口溫度T入和出口溫度T出。這一因子用于計算帶材所帶走的熱量。第一熱輸入相關(guān)因子QC(C)的計算基于幾何因子(帶材所具有的因子)、爐子長度和傳熱系數(shù)α和β，該因子用于計算當用循環(huán)鼓風機5將熱空氣吹向帶材時付給帶材的熱量。第二熱輸入相關(guān)因子QR(C)的計算基于熱空氣溫度、平均溫度差的對數(shù)值LMT、有效輻射率和爐長，該因子用于計算以電磁波形式由爐壁和熱空氣傳給帶材的熱量。
回到圖2的程度方框圖，在步驟S1，比熱的計算(cm)基于帶材厚度TH、寬度W、入口溫度T入和出口溫度T出，以及其他幾個常數(shù)，包括比重和比熱。
在步驟S2，熱輸出量Q出由下面等式(1)來計算Q出＝Q出(C)·LSA· (W)/1000 ……(1)其中LSA表示實際線速度，即在爐中輸送的帶材的移動速度。
在步驟S3，用下面等式(2)計算第一熱輸入量(對流加熱)QCQC＝QC(C)·LMT·( (W)/1000 )·PaF·( 288/(TFS+273) )β……(2)其中TFS表示熱空氣溫度相關(guān)值，PF表示噴嘴壓力，而平均溫度差對數(shù)值LMT由下式算出 該熱空氣溫度相關(guān)值TFS是對每一厚度的帶材所設(shè)置的熱空氣溫度，并已先前貯存在第一計算機13中。
在步驟S4中，用下面等式(3)來計算第二熱輸入量(輻射加熱)QRQR＝QR(C)· (W)/1000 ……(3)
在步驟S5中，進行熱輸出量Q出和總熱輸入量(QC+QR)之間的熱平衡計算，并且基于該計算結(jié)果，計算熱輸出校正因子Q出(C)′、第一熱輸入校正因子QC(C)′和第二熱輸入校正因子QR(C)′。
在步驟S6中，將在步驟S5中計算的三個校正因子Q出(C)′、QC(C)′和QR(C)′分別與在步驟S2、S3和S4中所用的熱輸出相關(guān)因子QR(C)相比較。還有，確定是否所有的相應(yīng)兩因子之間的差值(│Q(C)′-Q(C)│)均落在其相應(yīng)誤差δ之內(nèi)。如果所有的這種差值均落在相應(yīng)誤差δ之內(nèi)，則將熱輸出相關(guān)因子Q出(C)、第一熱輸入相關(guān)因子QC(C)和第二熱輸入相關(guān)因子QR(C)輸出至第二計算機14(步驟7)。相反，如果校正因子與相關(guān)因子之間的差值不落在預定誤差δ之內(nèi)，則進一步進行步驟8，在步驟8中基于校正因子和相關(guān)因子而設(shè)置新的相關(guān)因子，基于新的相關(guān)因子再一次進行步驟S1至S6。
參照附圖3的程序方框圖，下面討論第二計算機進行的計算內(nèi)容。
第二計算機14計算熱空氣吹向帶材的噴嘴壓力，該計算基于由第一計算機13計算出的熱輸出相關(guān)因子Q出(C)、由第一計算13相計算出的第一和第二熱輸入相關(guān)因子QC(C)和QR(C)、實際熱空氣溫度TFA和實際線速度LSA。
更詳細地，在步驟S11中，由下面等式(4)得出實際熱空氣溫度校正因子TF(C)TF(C)＝A·TFA-B ……(4)
式中每個特A和B表示常數(shù)。
在步驟S12中，由下面等式(5)計算噴嘴壓力PF 將由此得出的噴嘴壓力PF以設(shè)置值而輸出至壓力控制器16，該壓力控制器16控制將由燃燒器2加熱的熱空氣吹向帶材的循環(huán)鼓風機5的速度而循環(huán)控制噴嘴壓力，由此而將帶材加熱條件控制到所需水平。另外，在定期時間間隔內(nèi)將實際熱空氣溫度TFA和實際線速度LSA讀在第二計算機14內(nèi)，并用于校正噴嘴壓力PF由于為獲得噴嘴壓力PF第二計算機14所需的計算機相對較簡單而且不需要復雜的回歸計算，因此所需的時間周期非常短，因而，可以在早期階段校正實際熱空氣溫度和實際線速度的變化。
應(yīng)指出的是在上述實施方案中，盡管所需噴嘴壓力是通過基于對實際熱空氣溫度TFA和實際線速度LSA的檢測用燃燒器加熱單元而控制的，本發(fā)明也適于控制任何其他合適的熱源，如電加熱器，或控制從噴嘴噴出的空氣速度。
從上面已經(jīng)清楚看出，根據(jù)本發(fā)明，通過用熱空氣溫度相關(guān)值和線速度相關(guān)值可計算熱輸出量和熱輸入量，通過先前熱輸出量和熱輸入量之間熱平衡的回歸計算可計算出熱輸出相關(guān)因子和熱輸入相關(guān)因子。因此，基于熱輸出相關(guān)因子、熱輸入相關(guān)因子，以及在定期時間間隔內(nèi)檢測的實際熱空氣溫度和實際線速度可計算出處理條件。另外，通過第一計算機可進行熱輸出相關(guān)因子和熱輸入相關(guān)因子的計算，而可通過第二計算機基于在定期時間間隔內(nèi)檢測的實際熱空氣溫度和實際線速度而進行處理條件的計算。
因為熱輸出相關(guān)因子和熱輸入相關(guān)因子的確定是基于回歸計算，這需要較長的時間。然而，一旦熱輸出相關(guān)因子和熱輸入相關(guān)因子被計算出，則可在短時間內(nèi)用這些相關(guān)因子、實際熱空氣溫度和實際線速度相對簡單地計算出連續(xù)爐中被處理帶材的處理條件，因此減少了用于控制處理條件如噴嘴壓力等的循環(huán)或時間期限。根據(jù)此，甚至當實際熱空氣溫度和實際線速度變化時，也可高精度地控制溫度。例如，盡管常規(guī)方法使不合格帶材料在其連接處降低到約1500米(線速度60米/分)，而本發(fā)明的方法和控制系統(tǒng)在相同的線速度下可將不合格長度降至約40米。
另外，由于第二計算機進行相對簡單的計算，因此，降低了施加于需要計算復雜回歸計算的第一計算機的運算量。換句話說，如果先前通過用于控制整個爐子的計算機用來計算熱輸出相關(guān)因子和熱輸入相關(guān)因子，則可通過另外專用的控制器來控制此后所需的處理，因此降低了施加于主計算機的運算量。
盡管通過實施例并參考附圖對本發(fā)明進行了全面說明，應(yīng)指出的是，各種變化和改變對于本發(fā)領(lǐng)域技術(shù)人員來講是明顯的。因此，除非這種變化和改變違背了本發(fā)明的精神和范圍，否則這些變化和改變均認為在本發(fā)明之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種控制金屬帶在連續(xù)爐中熱處理的處理條件的方法，該方法包括步驟輸入包括相關(guān)于每個帶材的參數(shù)的生產(chǎn)程序；通過使用基于生產(chǎn)程序的熱平衡回歸計算而計算熱輸出相關(guān)因子和熱輸入相關(guān)因子，對每個帶材的熱空氣溫度相關(guān)值、以及對每個在爐中的帶材的移動速度相關(guān)值，所述的熱輸出相關(guān)因子用于計算每個帶材帶走的熱量，所述的熱量輸入相關(guān)因子用于計算傳給每個帶材的熱量；定期地檢測實際熱空氣溫度和每個帶材的實際移動速度；通過使用熱輸出相關(guān)因子、熱輸入相關(guān)因子、檢測的實際熱空氣溫度、以及每個帶材的檢測的實際移動速度而校正處理條件。
2.一種用于控制帶材在連續(xù)爐中熱處理的處理條件的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括具有用于計算每個帶材比熱的裝置的第一計算機，用于使用每個帶材移動速度相關(guān)值而計算熱輸出量的裝置，用于使用速度相關(guān)值而計算熱輸入量的裝置，和用于使用熱輸出和熱輸入熱平衡式而回歸計算熱輸出相關(guān)因子和熱輸入相關(guān)因子的因子計算裝置;和用于計算帶材處理條件的第二計算機，該計算使用熱輸出相關(guān)因子、熱輸入相關(guān)因子、以及定期檢測的熱空氣溫度和帶材的移動速度。
全文摘要
一種控制金屬帶材在連續(xù)爐中處理條件的方法及其實施的控制系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中，根據(jù)熱空氣溫度相關(guān)值進行熱平衡回歸計算而初始計算熱輸出相關(guān)因子和兩個熱輸入相關(guān)因子。用這些相關(guān)因子、爐中的實際熱空氣溫度、以及實際線速度計算帶材處理條件。熱輸出和熱輸入相關(guān)因子的計算由第一計算機完成，用定期時間間隔內(nèi)檢測的實際熱空氣溫度和實際線速度由第二計算機完成后續(xù)計算。
文檔編號C21D9/56GK1100146SQ9311907
公開日1995年3月15日 申請日期1993年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月9日
發(fā)明者田邊正雄, 大西勝 申請人:中外爐工業(yè)株式會社