一种退火炉加热段辐射管温度设定方法

技术领域

本发明属于退火炉控制技术领域，涉及一种退火炉加热段辐射管温度设定方法。

背景技术

目前，国内拥有退火炉较多，但是我国退火炉控制水平与国外相比，存在一定的差距，整体系统和单体设备的控制水平都有待进一步地提高。其中关于加热段辐射管如何设定一直模糊介绍，普遍采用传热学计算带钢吸热量来计算辐射管温度，但是关于辐射管分布的结果可以有千万种形式，采用何种方法没有统一标准。

目前国内就退火炉的辐射管加热提出了一些专利申请，但是其中一部分是针对一级控制来说明，例如CN201020204449.7、CN201020528237.4等专利，它们主要是实现设备与炉温、带温直接的反馈控制。还有少数专利是整体的退火炉控制，包含数学模型，例如201110333416.1等。另外，还有一部分专利是辐射管温度的控制方法，通过带钢温度调整辐射管温度或者是根据热处理曲线来计算辐射管温度等，例如201510455927.9，201510846168.9等。以上专利没有考虑带钢宽度，厚度等对辐射管温度的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种退火炉加热段辐射管温度设定方法，通过建立极限规格下的最大及最小设定值，

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种退火炉加热段辐射管温度设定方法，该方法包含如下步骤：

S1：根据不同钢种的极限尺寸，建立不同钢种各尺寸规格极限下退火炉加热段各列辐射管温度的设定规则；

S2：周期采集实际带钢的钢种厚度，宽度和速度组，并根据钢种从数据库中选取对应钢种的参考数组；

S3：选取参考数组中的带钢在厚度最大值和厚度最小值时对应的各列辐射管温度，作为差值计算的最值，根据带钢的实际厚度，通过差值计算出该厚度下对应的宽度、速度极值数组；

S4：在S3的基础上，选取该带钢宽度、速度极值数组中的宽度最大值和宽度最小值，作为差值计算的最值，根据带钢的实际宽度，通过差值计算出该宽度下对应的速度极值数组；

S5：在S4的基础上，选取该带钢速度极值数组中的速度最大值和速度最小值，作为差值计算的最值，根据钢种的实际速度计算出对应速度的数组，并将该数组作为辐射管的温度初始值；

S6：将初始值下达给一级作为设定值，并通过带钢温度的反馈值设定值的在线比例调节，实现对加热段进行控制。

进一步，步骤S1具体为：

S11：建立极限厚度下的辐射管温度的设定规则：

在厚度最薄时，辐射管按照匀速升温模式，在带钢厚度最厚时，辐射管按照前a列快速升温，后b列保温的模式，其中a1、b1均为整数，a1+b1＝n，n为辐射管总列数；

S12：建立极限速度下的辐射管温度的设定规则：

在速度最小时，辐射管按照前a2列不升温，后b2列升温的模式，在速度最大时，辐射管按照前a2列快速升温，后a2列保温的模式，其中a2、b2均为整数，a2+b2＝n，n为辐射管总列数；

S13：建立极限宽度下的辐射管温度的设定规则：

在宽度最窄时，辐射管按照逐渐升温模式，在宽度最宽时，辐射管按照温度逐渐递减模式。

进一步，所述差值计算的公式为：

其中，Y表示对应带钢实际参数下的辐射管温度计算值，A_max、A_min表示所选取的数据组中带钢对应维度的最大、最小值，b_max、b_min表示带钢对应维度上的最大、最小值，X表示实际计算的带钢维度参数。

进一步，步骤S12中，速度最小值设定为30m/min。

进一步，步骤S2中，所述参考数组按照厚度最大最小值、宽度最大最小值、速度最大最小值交叉设定，且厚度、宽度、速度三者的计算比重相同。

进一步，步骤S2中，参考数组的数量为8，每组参考数组均对应n列辐射管的温度值。

本发明的有益效果在于：

本发明基于传热机理分析，首先确定极限规格下的辐射管设定值规则，然后通过对厚度、宽度、速度的等比差值计算，确定出初始值分布情况，然后根据实际带钢的检测值与目标值进行在线比例调节辐射管温度，用于生产控制，适用于退火炉的在线生产计算和控制。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明初始值设定流程图；

图2为退火炉加热段总控制流程图；

图3为本发明极限厚度下辐射管温度设定规则示意图；

图4为本发明极限速度下辐射管温度设定规则示意图；

图5为本发明极限宽度下辐射管温度设定规则示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

连续退火炉一般由预热段、加热段、均热段、冷却段、(过时效)、均衡段组成。预热段和快冷段都是通过循环风机对带钢进行加热和冷却处理，加热段和均热段则是通过辐射管的功率进行加热控制，以加热段为研究对象，其他段因反馈及时，调节容易，因此本发明不做叙述。如图1所示，本发明的方法包括以下步骤：

步骤1：建立不同钢种下的在厚度、宽度、速度上的最大最小两种极限情况下的加热段各列辐射管设定分布值。如：CQ[2,2,2,m]，DQ[2,2,2,m]，DDQ[2,2,2,m]，EDDQ[2,2,2,m]等，其中数组为4维数组，分别代表厚度、宽度、速度、辐射管列数。

1)在极限厚度下的设定规则：

厚度最小最大值均为实际产品设计规格，在厚度最薄时，带钢按照匀速升温的模式，在带钢最厚时，带钢按照前几列快速升温后几列保温的模式，辐射管温度分布如图3所示。

2)在极限速度下的设定规则：

速度最小值设定为30m/min，最大值为实际生产最大值，在速度最小值下，带钢按照前几列不升温后几列升温的模式，在速度最大值下，带钢按照前几列快速升温后几列保温的模式，辐射管温度分布如图4所示。

3)在极限宽度下的设定规则：

宽度最小最大值均为实际产品设计规格，在宽度最窄时，辐射管按照逐渐递增模式，在带钢最宽时，辐射管温度按照组建递减的模式，辐射管温度分布如图5所示。

数组按照厚度最大最小值、宽度最大最小值、速度最大最小值交叉设定，共分8总情况，即为：厚度最大宽度最大速度最大，厚度最大宽度最大速度最小，厚度最大宽度最小速度最大，厚度最大宽度最小速度最小，厚度最小宽度最大速度最大，厚度最小宽度最大速度最小，厚度最小宽度最小速度最大，厚度最小宽度最小速度最小；每种情况，均考虑厚度、宽度、速度三种重叠的方式并且三者计算比列相同。

步骤2：根据采集的厚度、宽度、速度的实际值，采用差分的计算方法计算出各列辐射管的设定值。

其中，差值计算采用如下公式计算：

式中：

A_max，A_min——数组中对应维度的最大最小值；

b_max，b_min——对应某一维度的最值，例如：厚度、宽度、速度，为已知；

X——计算中涉及的带钢实际参数，例如：厚度、宽度、速度；

Y——对应带钢实际参数下的辐射管温度计算值；

按照先计算厚度上计算差值，然后在同一厚度上按照宽度进行差值计算，在同一厚度、宽度上按照速度计算差值，即为最终辐射管温度的初始值。

步骤3：按照初始设定值下达，并通过一级反馈值进行在线比例调节，实现实时控制。

如图2所示，在实际应用中，可以周期采集钢种的厚度，宽度，速度，热处理等级等参数，并判定钢种的规格是否发生变化，进而判定是否需要重新计算初始设定值，从而实现整个系统的连续运行。

具体计算流程示例：

1)根据传热学原理，计算每种钢种对应的厚度最大最小，速度最大最小，宽度最大最小分别对应的8种情况下的辐射管设定规则，规则如前所示曲线，要根据厚度、宽度、速度对应的特征和要求确定。

2)根据实际钢种，从数据库中选取对应钢种的数据，这里以CQ[x,y,z,m]为例，其中，x代表厚度，y代表宽度，z代表速度，m代表辐射管的列数，1≤m≤n。

3)根据计算带钢的实际厚度，选取对应数组的的厚度最大值对应的4个情况CQ[1,y,z,m]，厚度最小值对应的4个情况CQ[0,y,z,m]分别作为A_max，A_min，其中1代表最大值，0代表最小值。

4)进一步，根据差值计算公式，带入相应参数，计算出对应厚度下的4种在宽度、速度上的极限数组保存在CQ1[y,z,m]中。

5)根据计算带钢的实际宽度，选取对应数组的的宽度最大值对应的2个情况CQ1[1,z,m]，宽度最小值对应的2个情况CQ1[0,z,m]分别作为A_max，A_min，其中1代表最大值，0代表最小值。

6)进一步，根据差值计算公式，带入相应参数，计算出对应宽度下的2种在速度上的极限数组保存在CQ2[z,m]中。

7)根据计算带钢的实际速度，选取对应数组的的速度最大值对应的情况CQ2[1,m]，速度最小值对应的情况CQ2[0,m]分别作为A_max，A_min，其中1代表最大值，0代表最小值。

8)进一步，根据差值计算公式，带入相应参数，计算出对应速度下的数组保存在CQ3[m]中，则该数组即为辐射管的初始值。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。