加热炉数学模型及仿真研究

本文介绍了一种建立梁底组合式连续加热炉数学模型的方法，并建立了炉内金属加热过程的数学模型，通过计算机仿真计算，得到了金属加热过程曲线。     

连续热处理炉无氧化加热段炉底辊

一、前言 现代工业中,硅钢板、镀锌原板、不锈钢板及其它合金制成的各种带钢的热处理,几乎都是在连续热处理炉内进行的,带钢借助于分组集体传动的炉底辊,依次经过无氧化加热段、辐射管加热段、电加热的均热段及各种型式的冷却段,在一定炉温和气氛下,完成热处理过程。 本文重点阐述空冷和水冷炉底辊。 连续热处理炉的无氧化加热段,主要用来对带钢进行快速加热,炉温通常控制在1100～1300℃,一般采用水冷和空气冷却炉底辊。带钢在该段内,在空气过剩系数     

冷轧带钢连续热镀锌立式还原退火炉研究开发

济钢25万t冷轧钢带连续热镀锌立式还原退火炉采用脉冲燃烧控制系统、加热和均热合一的炉体结构设置、炉内双辊自动纠偏系统和在均衡炉及炉鼻子之间设置一套三辊式热张辊等先进技术措施.加热均热炉最高炉温950 ℃,钢带最高温度850 ℃;能够生产如0.25 mm×1 000 mm及0.27 mm×1 200 mm既薄又宽、生产技术难度很大的产品.     

辊底式高温固溶炉在线数学模型的开发及应用

为精确跟踪某公司新建辊底式高温固溶炉内钢板温度,详细研究了明火炉内炉气温度、钢板内部导热和炉内传热机制,建立了考虑炉段间耦合的炉气温度数学模型和钢板温度跟踪模型,采用FDM法对数学模型离散化,结合TDMA数值方法进行求解.在线应用结果表明所建立的数学模型简单、可靠,为钢板加热质量的控制提供了科学依据,提高了出炉温度命中...     

步进式正火炉管坯温度测试技术研究

为解决大型连续热处理炉进行钢管热处理过程的炉温均匀性和钢管表里温度测量问题,基于自主研发的黑匣子炉温测试系统,依据AMS2750E开展了相关测试工作,成功解决了大型连续炉的均匀性以及炉内转动+步进运动的管坯的表里温度测量问题。利用黑匣子炉温测试系统,实测并记录了管坯在正火炉内热处理过程中的温度分布,给出了加热过程中管坯内部及附近炉气温度的实时变化情况,并绘出了各测点在管坯整个加热过程中的变化曲线,为优化管坯热处理工艺,改善加热质量提供了准确的测试方法。     

辊底式热处理炉数学模型

以某中厚板厂辐射管加热辊底式热处理炉为研究对象,实现了炉内热过程的模型化.该模型主要包括炉内物料跟踪模块、钢板温度场模块、炉围温度场模块等.采用假想面法求得了辐射管炉炉膛热交换二维化的角系数,并作了三维修正.在辊底炉连续运行制度和摆动运行制度下,研究了钢板物料跟踪和温度跟踪的不同特点,提出了改进型1/n摆动方案及相应的物料跟踪函数关系.     

连续加热炉自寻最优控制模型

建立了炉内金属加热过程的数学模型,并以该模型为实验手段,对冶金企业连续加热炉的自寻最优控制进行了离线仿真.把步进搜索法引入加热炉离散控制系统,模拟了连续加热炉在燃料热值和炉子产量波动的动态工况下自寻最优控制的全过程.研究了系统适时中止和及时触发寻优的条件.     

连续加热炉自寻最优控制模型

建立了炉内金属加热过程的数学模型,并以该模型为实验手段,对冶金企业连续加热炉的自寻最优控制进行了离线仿真,把步进搜索法引入加热炉离散控制系统,模拟了连续加热炉在燃料热值和炉子产量流动的动态工况下自寻最优控制的全过程,研究了系统适时中止和及时触发寻优的条件。     

新型带钢连续退火机组概述

介绍了新型带钢连续退火技术的进步，以及连续退火机组设备如焊机、清洗设备、连退炉加热设备、炉辊、冷却设备、平整机及表面检测设备等的发展情况。     

管坯环形加热炉二维传热过程数学模型的研究

以天津钢管公司的环形加热炉为研究对象，建立了环形加热炉管坯连续加热过程数学模型，并进行了数值解析。同时开发了计算机仿真界面，对管坯在炉内的加热情况进行了数值模拟，利用现场实验数据对所建立的数学模型进行了验证。结果表明：所建模型是正确可信的，可以作为离线数值仿真优化计算的基础。对即将开展的天津钢管公司环形加热炉技术改造和优化加热工艺制度的制定奠定了坚实的理论基础。     

Hot rolling pre-heating furnace model optimization technology

Furnace area is regarded as looper between casting and hot rolling,which is very important for material flow balance and production organization as well as temperature regulation etc.In particular,when dealing with energy saving and emission reduction and heating quality improving,pre_heating furnace is paid more attention.The radical target for preheating furnace is to transfer heating energy at the least cost. As we know,the preheating furnace is a dissipation system to obey conservation of energy law,that is to say that input energy always equals to output energy,in the meantime,the whole energy consuming is not reversible.Therefore increasing the efficiency of using energy is uppermost.In this paper,heating transfer efficiency is analysed and mathematical expression is given based on conservation of energy law.Typical optimal methods to improve preheating furnace transfer efficiency coming from foreign factories are presented.According to these methods,every furnace zone temperatures as control variable,target discharging temperature and temperature difference in slab thickness and the temperature between neighbouring zones as well as zone temporary temperature as restrictions,minimal energy consuming as optimizing target.Baosteel preheating furnace model structure and the complicated mapping relation of control parameter set and state set and aim set are presented.Important basic models in the preheating furnace model system are analysed including temperature tracking model and temperature forecasting model and discharging pacing model and slab heating curve.First slab temperature model structure and its peripheric parameter are introduced;second two pacing models are given including timing pacing mode using fixed discharging interval and mill pacing control mode using mill rolling pacing while Baosteel pacing forecasting model using long term and short term forecasting mode) is given;third a heating curve mathematical model considering heating quality and rolling pace and energy consuming is presented;in the end summary is done and the future way is lighted.Baosteel heating model including slab and billet and steel ingot have been developed,the actual applications show a good effect.The future woks include working procedure saving energy and system saving energy considering " Oder and rule" to achieve system harmony and rhythmization.Baosteel Blooming furnaces scheduling system is very useful for smooth production and saving energy.     

中厚板加热炉板坯温度控制模型研究与优化

板坯温度控制模型是加热炉过程控制的核心,主要任务是根据生产工艺和相关数学模型控制、协调和优化获得加热质量较好的板坯。针对中厚板加热炉过程控制的板坯加热环节多变量和温度预报不精准等问题,选取了热流密度和热物性参数,并结合有限差分法建立的二维差分模型,对板坯温度控制模型进行了优化。将优化后的模型嵌入到在线燃烧二级自动控制系统,主要现场应用效果为加热炉各段的温度稳定度在±10 ℃以内,板坯的开轧工艺温度合格率达到了98.28%,煤气节能率提高了5.56%,氧化烧损率降低了15.05%。通过现场应用效果可知,优化后的板坯温度控制模型在节能降耗的基础上,获得了加热质量较好的板坯,为各钢厂加热炉实际生产提供了重要的参考依据。     

辐射管辊底式热处理炉数学模型的研究与应用

采用假想面法建立了辐射管辊底式热处理炉炉内钢板加热的二维数学模型,开发了辐射管热处理炉模型控制系统。该模型包括钢板温度跟踪和炉温设定两个模块,钢板温度跟踪可以实时计算钢板在炉内的温度,为钢板热处理进入保温状态提供依据;炉温设定可以计算不同钢种、不同厚度、不同热处理目标温度下钢板对应的炉温设定值范围,用于指导生产。该模型已成功应用于某公司的辐射管辊底式热处理炉上,通过埋偶试验对模型进行了验证。试验结果表明,模型计算精度在±5℃以内,控制效果良好。     

炉内板坯表面温度实时监测技术及温升过程数值研究

采用自主研发的比色高温监测系统,实时检测板坯表面温度,依据热传导理论建立了加热炉钢坯加热过程的数学模型,采用有限元法对数学模型进行了离散化分析,开发了钢坯内部中心温度随表面加热过程变化的数值模型。根据检测的钢坯表面温度及开发的数值模型实时通过有限元法[1]估算钢坯中心温度,与传统的通过热电偶探测相比精确了0.46%~0.53%[2];同时根据检测的钢坯表面与中心温差对实时建立温度补偿模型起到辅助作用,同时可以将温度补偿数据实时传递给燃烧优化控制系统,从而建立了基于钢坯表面温差补偿模型的燃烧优化控制,优化调整燃烧工艺,保证了钢坯加热质量,实现了节能降耗和效益提升。     

中型厂合金钢加热制度优化研究

采用有限容积法(FVM),针对某中型厂步进梁式加热炉建立了钢坯加热过程的数学模型。通过编程模拟了板坯内部的温度场,并与拖偶实验数据进行对比,验证了模型计算结果的可靠性。重点对该厂所生产的轴承钢和T系列管坯钢等合金钢在现有加热制度下的加热过程进行模拟,找到了加热制度制定的不足,并且根据各钢种物性参数的不同,优化制定了加热制度,对实际生产起到了很好的指导作用且达到了节能的目的。模拟结果显示,GCr15采用优化后的加热制度节能量在10%以上。     

薄板坯连铸连轧辊底加热炉内传热过程的数学模型

研究了包头钢铁(集团)公司薄板坯连铸连轧厂辊底加热炉内的传热过程,在辐射平衡态的条件下建立了炉内辐射与板坯、炉衬固体壁相耦合求解的炉内热过程数学模型,其中辐射传递方程的求解采用离散坐标法.采用控制体积法对数学模型进行离散,自主开发了辊底加热炉型的通用热过程模拟软件,经计算得到炉气、板坯温度沿炉长的分布,炉子出口处板坯温度与生产实测值的最大误差小于10%.该软件对理论研究和生产实践具有一定的指导意义.     

基于Sysweld软件的步进加热炉板坯三维温度场分析

考虑板坯实际温度分布不均匀的事实,结合某钢厂的一座步进式加热炉建立了板坯加热过程的三维数学模型及其离线仿真系统。应用Sysweld有限元软件的热处理模块对加热炉内板坯温度场进行计算,并与黑匣子拖偶测试数据进行比较验证。计算结果显示在保证板坯加热质量的前提下,得到了板厚以及入炉温度与板坯所需加热时间的关系式,表明提高板坯入炉温度有利于提高加热效率,缩短板坯在加热炉内的加热时间,降低板坯氧化烧损量。     

加热炉自动燃烧系统的研究与应用

自动燃烧是未来轧钢加热炉发展趋势。1 580 mm生产线4号加热炉于2017年投产,为提高加热炉自动控制水平,实现全自动燃烧,开发了脉冲式燃烧程序和板坯温度自动控制模型。通过脉冲燃烧,实现了炉膛温度的快速响应以及良好的板坯长度温度均匀性;通过温度控制模型功能优化,对每一类钢种都制定了最优升温曲线,实现了板坯温度的自动控制。叙述了1 580 mm产线4号加热炉脉冲燃烧系统及模型控制模块的主要功能,提出了用于一些程序优化的方法,这对提高板坯的加热质量和降低能源消耗具有明显的效果。     

宝钢1780热轧厂加热炉过程控制

宝钢1780热轧厂加热炉过程机应用系统主要包括轧制计划管理、设定、跟踪、实际数据处理、热装支持、通信等模块，与其运行在同一平台下的是自动燃烧控制模型（ACC），应用系统和ACC共同构成加热炉过程机的过程控制系统。应用系统实现对1^#～3^#加热炉的炉前辊道、装出钢机、炉内步进梁的运行控制；板坯核对、吊销、返回等操作；生产数据管理、材料跟踪、实际数据处理、画面和报表等功能。ACC实现自动燃烧控制／数据设定；对加热炉内的板坯进行合理加热；准确控制板坯出炉温度和均匀度。为了达到上述功能，应用系统除了保证物料的正常流程外，还必须考虑各种异常情况，使系统的适应性更强。     

A Furnace Control System for Tracing Reference Reheating Curves

A control system for tracing the reference reheating curves of individual steel slabs in continuous furnaces is presented. The system enables the predefined, controllable reheating of slabs in a furnace. The slab temperatures are obtained by the simulation of a mathematical model of the slab‐reheating process. The interior of the continuous furnace is divided into six control zones. The individual zone temperatures are adjusted by the control system in such a way that the temperatures of the slabs in the zone are as close as possible to the desired slab temperatures. To take into account delays in the production line and to synchronize the furnace with the rolling mill's capacities, a time shift of the reference reheating curves and a prolonged drop‐out interval are introduced.