钢坯炉内加热动态在线跟踪模型——步进式连续加热炉计算机控制模型研究系列之一

本文建立了一个步进加热炉炉内钢坯热状态在线跟踪模型。该模型能计算炉子步进节奏变化和炉温曲线改变条件下炉内钢坯的热状态,弥补了静态模型不能反映炉内钢坯热状态动态特征的不足;该模型可用于炉内钢坯热状态、钢坯在炉时间及在炉位置的在线跟踪和作为加热炉计算机控制模型群中的关键子模型。经过现场实测验证,本模型的模拟结果与实测结果相当吻合。     

换向方式对蓄热式加热炉热过程影响数值模拟

基于商业软件CFX4．3和自编程序，建立了三维非稳态HTAC加热炉内热过程的CFD仿真系统，并以国内某HTAC加热炉为对象，分析了不同的换向燃烧组织方式对HTAC加热炉内多烧嘴喷射射流的卷吸、燃烧现象以及钢坯在炉内的加热过程的影响。结果表明：采用分段同侧换向控制的HTAC加热炉能获得很好的流场和温度场分布，基本满足高质量的钢坯加热需要，但该炉在生产条件下的温度制度存在不合理之处，在今后设计和操作中应进一步优化和改进；全同侧换向控制的火焰布置方式不利于钢坯的均匀、快速加热；而采用交叉换向控制的火焰布置方式可以改善加热炉内的流场和温度分布，更有利于满足钢坯的加热工艺要求。     

钢坯加热仿真在实际系统中的应用

主要研究钢铁企业中钢加热炉内钢坯的加热过程。使用VC＋＋编程实时计算出炉内钢坯的温度分布。用MSSQL在钢坯温度计算过程中进行参数传递，在保证满足加工工艺的基础上对加热过程进行最优自动控制。     

热轧轧钢加热炉热装制度的优化研究

基于钢坯跟踪测试和热平衡测试,联立加热炉温度分布模型、钢温模型和热平衡模型,对不同炉型、不同钢种和不同热装温度条件下,加热炉钢坯加热过程进行数值模拟和温度制度优化。获得不同钢种在不同热装温度条件下的优化加热制度,为加热炉的节能降耗和科学操作提供了理论依据。     

加热炉内钢坯加热过程的数学模型研究

本文根据加热炉的生产特点建立了一个加热炉内钢坯加热过程的数学模型,模型得到了工业实验验证,结果表明:模型计算结果与实测结果吻合良好,其最大相对误差小于3％;并分析了加热炉各操作参数对钢坯加热过程的影响,为开发加热炉控制模型奠定了理论基础.     

基于智能控制的钢坯加热炉炉温综合控制策略

为了实现钢坯加热炉炉温的优化控制，研究了燃料流量的模糊专家控制，空／燃比的极值寻优以及炉膛压力的模糊PI控制策略．经过对某轧钢厂的现场调试，证明针对影响钢坯加热炉炉温的不同的因素，采用不同的智能控制策略，能够取得较好的整体控制效果．     

连续加热炉通用在线数学模型

针对连续加热炉在线数学模型研究的现状,开发出一种新型的连续加热炉通用在线模型。此种模型把钢坯在加热炉各段内的加热过程视为等热流过程,并结合在线搜索钢坯表面真实热流,通过求解钢坯在第二类边界（等热流边界）条件下的加热过程,得出钢坯表面热流与表面温度之间的关系,对钢坯加热过程进行模拟计算。     

加热炉炉温优化算法研究

炉温制度的优化是炉子优化控制的基础,它包括炉温优化目标函数的确定和目标函数极值的求解两方面．本文建立了连续加热炉板坯加热的稳态数学模型和炉温优化模型．应用所建立的稳态数学模型定量分析了各段炉温变化对钢坯加热过程的影响,形成了启发式算法规则集．建立了考虑出炉钢坯平均温度及断面温差的目标函数,采用启发式搜索算法对钢坯加热过程的炉温制度进行了优化,对优化前后的钢坯平均温度及断面温差的进行了对比分析．计算结果表明,本文所归纳的启发式搜索规则可以满足该模型启发式算法的要求,也表明启发式搜索算法可作为加热炉炉温优化的基本算法．     

连续加热炉运行状态神经网络融合分析

连续加热炉是一个具有大贯性、纯滞后和分布参数的非线性系统，其温度场分布由温度燃烧控制系统决定，而炉内温度场影响被加热钢坯质量、烧损及能耗大小。本文利用加热炉测控系统实时测量数据和炉内钢坯温度预报模型，通过神经网络信息融合方法，对连续加热炉的运行工况进行综合分析，其分析结果在对线优化加热炉运行参数具有重要参考作用。其分析方法对类似的设备和生产线有较普遍的参考价值。     

加热炉自适应钢坯温度预报模型

针对加热炉生产过程中钢坯温度难以在线测量的问题, 从钢坯升温传热机理出发建立了基于状态空 间的自适应钢温预报数学模型。引入粗轧机组出口的钢坯温度实时检测信息, 可对数学模型进行自适应校正。工 业试验仿真研究表明, 该钢坯温度预报模型精度高、自适应性好、鲁棒性强。     

环形加热炉钢坯温度分布数学模型的开发及仿真研究

本文以宝钢钢管厂环形加热炉为研究对象，建立其炉内钢坯温度分布数学模型，通过计算机仿真结果分析，得出一些有效结论，为环形炉改造提供科学依据。     

钢坯加热仿真在实际系统中的应用

主要研究了钢铁企业中钢加热炉内钢坯的加热过程。使用VC 编程实时计算出炉内钢坯的温度分布。用MSSQL在钢坯温度计算过程中进行参数传递,在保证满足加工工艺的基础上对加热过程进行最优自动控制。     

大型管式加热炉燃烧传热CFD数值模拟

为了研究大型管式加热炉内部流动、传热和传质情况,采用计算流体力学的方法对石化行业中广泛应用的大型加热炉炉膛内部进行了数值模拟,用标准的k-ε湍流模型描述烟气湍流情况,非绝热的简化PDF燃烧模型计算了燃烧情况,离散坐标辐射传热模型对炉膛内辐射传热状况进行模拟。计算结果和工业运行数据吻合较好,模拟计算结果为大型加热炉优化设计提供了理论指导。     

推钢式连续加热炉最优炉温数学模型

提出的推钢式连续加热炉最优炉浊数学模型，能同时求出优化钢坯升温曲线，优化炉温曲线及加热炉热负荷的优化分配。在此数学模型的基础 开发的计算机程序具有较强有的能用性。     

双蓄热式环形炉内流动与传热过程的数值模拟

为了描述双蓄热式环形加热炉在特殊结构下流动、传热和燃烧过程的特性，建立了非对称双蓄热式环形实验炉内流动、传热和燃烧过程的数学模型.湍流模型采用标准κ-ε双方程模型，燃烧模型采用平衡混合分数（PDF）模型，辐射传热模型采用离散坐标(DO)辐射模型.利用数值仿真软件进行了模拟计算，结果表明，炉膛内温度均匀性较好，一氧化碳的燃烧完全，二氧化碳的浓度在炉内分布均匀.     

环形加热炉钢坯温度分布数学模型的开发及仿真研究

本文以宝钢钢管厂环形加热炉为研究对象，建立其炉内钢坯温度分布数学模型，通过计算机仿真结果分析，得出一些有效结论，为环形炉改造提供科学依据。     

高温蓄热式加热炉中的燃气流流动分析

运用Fluent软件对天然气在高温蓄热式加热炉中的燃烧过程进行了模拟研究.比较分析了影响炉膛内气流温度、流场以及烟气质量分数分布特征的主要因素.结果表明:当天然气和空气的预热温度都不变时,改变天然气和空气射流间的夹角,会影响炉膛内的温度分布,炉内的最高温度几乎呈线性降低,炉内平均温度呈二次曲线变化先增大后减小.当天然气和空气射流间的夹角为35°时,炉内表面和钢坯表面温度比较均匀,并且NO生成量少,对提高钢坯的加热质量和降低环境污染均非常有利.     

考虑段间辐射修正的三元模型

针对连续加热炉建立了假想面法模型.在计算辐射直接交换面积时,考虑了炉顶压下对炉内传热的影响.以某厂3#加热炉为研究对象,模拟了钢坯加热过程;并将计算结果与传统的三元模型计算结果相比较,分析传统三元模型误差产生的原因,最后将通过各假想面的热流加入到三元模型的炉气能量平衡方程中,以修正屏蔽段间辐射造成的误差.修正的三元模型与假想面法模型计算结果相差较小,满足精度的要求,因此可以应用到在线跟踪计算中.对于在线运行的三元模型,当燃料量和燃料配比变化较大时,应提前计算生产过程中典型的燃料供给和分配下的各假想面传递的能量,生成数据文件,以便于实时调用.     

步进式加热炉板坯温度场数值模拟

钢坯加热是轧制前的重要工序,随着燃料价格的提高及新钢种的应用,建立精确的钢坯温度-时间关系传热模型已成为提高产品质量和节能降耗的首要条件。以某钢厂轧钢加热炉为研究对象,对钢坯加热过程的温度场进行数值模拟。建立了板坯在加热炉内加热数学模型,采用有限容积法对模型进行了离散,通过编程求解得出：在各加热段钢坯角部温度最高,加热段升温速度最快,钢坯断面温差最大,均热段断面温差最小,钢坯出炉断面温差稍高,建议延长均热时间     

基于炉区分段的BP神经网络钢坯温度预测

利用神经网络可以逼近任意非线性系统的特点,建立加热炉内钢坯温度预报模型。由于钢坯的边界热流系数和热传导系数、比热、重度等物理参数都是随温度变化的函数,所以,按加热炉的分区采用多个BP神经网络进行分段预测,以适应钢坯的物理参数的变化。仿真结果表明:所建模型简单,精度高,能满足工程实际需要。