專利名稱：把爐中鋼坯加熱到軋制溫度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加熱爐的操作方法，特別是涉及用控制能量供應(yīng)的方法在加熱爐中把許多扁鋼坯升溫到軋制溫度的方法。該方法特別適合于用于帶鋼熱軋機(jī)。
在帶鋼軋機(jī)使用的加熱爐、連續(xù)再加熱爐或步進(jìn)式爐底加熱爐中一般有三個(gè)加熱區(qū)，即裝料區(qū)、中心區(qū)及端區(qū)。每個(gè)區(qū)都帶有一個(gè)可控制的能量供應(yīng)源。一個(gè)典型的加熱爐的裝料量可裝約一米寬的扁鋼坯38塊，任何時(shí)候其中的14塊在裝料區(qū)，10塊在中心區(qū)，而其余的在端區(qū)。按照已知的“先進(jìn)先出”的原則，每隔3-5分鐘，有一塊新的扁鋼坯裝入裝料區(qū)，並且有一塊達(dá)到軋制溫度的鋼坯離開端區(qū)。
按照溫度曲線或溫度分布圖將一塊扁鋼坯從它裝入爐中的起始溫度加熱到軋制溫度，要使得鋼坯充分地?zé)嵬?，且鋼坯的最外層沒有被過熱。也就是說，扁鋼坯的芯部原則上也要被加熱到和鋼坯最外層所要求的一樣的溫度。但是，考慮到從鋼坯外層到芯部所需要的熱傳導(dǎo)，允許並且也有必要使鋼坯最外層的溫度發(fā)生變化。鋼坯外層的溫度太低會(huì)導(dǎo)致由于冷卻而造成的翹曲現(xiàn)象。但是另一方面為了阻止鋼坯表面的氧化，鋼坯的外層溫度必須保持在一個(gè)嚴(yán)格的范圍內(nèi)。
一般，控制加熱爐加熱的方法是規(guī)定爐中每個(gè)區(qū)的氣體所要求的溫度水平，這個(gè)溫度水平相應(yīng)于每塊鋼坯所要求的溫度曲線。在任何時(shí)候，往每個(gè)區(qū)域供入的能量取決于每個(gè)區(qū)所要求的溫度水平。關(guān)于這種一般的方法的說明可參見美國專利US-A-4501552。
對于帶鋼熱軋機(jī)和加熱爐的連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行而言，這個(gè)已知的方法很成功。在“出坯速度”擾動(dòng)不大時(shí)，也就是鋼坯被從爐中的端區(qū)拉出以送去軋制的頻率擾動(dòng)不大時(shí)，仍然可以用這個(gè)已知的方法來調(diào)節(jié)。但是當(dāng)“出坯速度”的擾動(dòng)變大時(shí)，例如由于軋制的中斷，導(dǎo)致加熱爐要在降低水平下運(yùn)行一段更長的時(shí)間，情況就不一樣了。
更重要的是由于扁鋼坯的起始條件的變化而造成的干擾?，F(xiàn)有技術(shù)不能成功地處理這種情況。特別是當(dāng)連續(xù)的鋼坯的起始溫度彼此不同更要引起問題。
由于應(yīng)用連續(xù)鑄造扁鋼坯的生產(chǎn)擴(kuò)大，這個(gè)問題就更顯得緊迫。從操作的經(jīng)濟(jì)性及節(jié)約能源來考慮，在連續(xù)鑄造后盡可能快地用帶鋼熱軋機(jī)來加工這些扁鋼坯是很有利的。從操作的經(jīng)濟(jì)性來看，這種方法可省掉了連續(xù)鑄造機(jī)與帶鋼熱軋機(jī)之間的中間庫存，並且縮短了從連續(xù)澆注開始到軋制結(jié)束之間的周轉(zhuǎn)時(shí)間。從節(jié)能的角度來看，因?yàn)橹苯訉岬匿撆餮b入到熱軋機(jī)的加熱爐中加熱到所要求的軋制溫度，因而減少了要求供入的能量。
但是，實(shí)際上，整個(gè)加熱爐的裝料並不僅僅采用直接裝入的連續(xù)鑄造出的鋼坯，它既包括連續(xù)鑄造出來的熱的扁鋼坯，還包括從庫房里運(yùn)來的冷到環(huán)境溫度的扁鋼坯。這些熱鋼坯的溫度為400-600℃，這些熱鋼坯和溫度為20℃左右的冷鋼坯需要一起加熱到1200～1260℃。
美國專利US-A-4338077公開了一種方法，試圖解決這個(gè)問題。其溫度圖根據(jù)邊界材料(熱鋼坯組或冷鋼坯組中的第一件)的位置來控制。本發(fā)明則是基于完全不同的概念。
本發(fā)明的目的是提供一種方法，它能把加熱爐中需要加熱到軋制溫度的全部鋼坯加熱到實(shí)際上可接受的軋制溫度，而送入爐中的冷的或熱的鋼坯是以隨機(jī)的方式安排的。
從多變量的控制系統(tǒng)的理論可知，對每塊被變量控制的鋼坯，例如對每塊鋼坯的局部溫度而言，至少一個(gè)控制量必須是可變的。
按照該理論，由于能自由控制三個(gè)爐區(qū)，所以至多只可能準(zhǔn)確地控制三塊鋼坯的溫度。
按照本發(fā)明，方法的特征在于確定至少一個(gè)當(dāng)量大鋼坯，其相當(dāng)于至少一組鋼坯，且假設(shè)將它置于爐中，並且每個(gè)區(qū)域的能量供應(yīng)是根據(jù)該塊或幾塊當(dāng)量大鋼坯到加熱爐出口所要求的平均溫度來調(diào)節(jié)的。另外，利用本發(fā)明的熱軋產(chǎn)品的質(zhì)量能改善，因?yàn)殇撆魇蔷鶆蚣訜嵬傅摹?br> 對于具有至少兩個(gè)區(qū)域的加熱爐，每個(gè)區(qū)域設(shè)置有一個(gè)可單獨(dú)控制的能量供應(yīng)源，當(dāng)量大鋼坯最好是由每個(gè)區(qū)的扁鋼坯來確定，每個(gè)區(qū)的能量供應(yīng)是根據(jù)至少在該區(qū)的當(dāng)量大鋼坯到加熱爐出口所要求的平均溫度來調(diào)節(jié)的。
當(dāng)在加熱爐進(jìn)口邊區(qū)域的能量供應(yīng)按照該區(qū)的當(dāng)量大鋼坯到加熱爐出口所要求的平均溫度來調(diào)整，並且在每個(gè)下一個(gè)區(qū)的能量供應(yīng)按照在進(jìn)口區(qū)和該下一個(gè)區(qū)域的每個(gè)當(dāng)量大鋼坯的到加熱爐出口所要求的平均溫度調(diào)整時(shí)，就可以得到最好的結(jié)果。用這種方法，可以穩(wěn)定地控制加熱爐的加熱，並且可更早地考慮到加熱爐裝料改變而引起的預(yù)期的條件來調(diào)整。
每個(gè)區(qū)域的能量供應(yīng)最好以至少一個(gè)當(dāng)量大鋼坯到加熱爐出口的要求的溫度分布來確定。這樣可有效地防止出爐時(shí)鋼坯的翹曲。
在一般加熱爐中受影響的變量的數(shù)目和由此要求的控制值的量變得非常大。已知的加熱爐的裝料區(qū)及中心區(qū)的上下都有燃燒器，但是在端區(qū)只有上面有燃燒器。另外，在爐中的鋼坯的頭部和尾部，能量供應(yīng)會(huì)有不同。當(dāng)在任何時(shí)候在爐區(qū)中的總的能量供應(yīng)由每個(gè)當(dāng)量大鋼坯確定出的能量供應(yīng)來導(dǎo)出，即能很好地解決這個(gè)問題。
同時(shí)要求在爐區(qū)任何時(shí)候的能量供應(yīng)按照至少一個(gè)當(dāng)量大鋼坯到加熱爐出口所要求的溫度來確定。
下面用非限制的實(shí)例及附圖來說明本發(fā)明。


圖1用流程圖表示了適合于用本發(fā)明方法控制的一個(gè)爐子。
在圖1中，扁鋼坯在進(jìn)口4處送入加熱爐5的裝料區(qū)1。加熱爐5有三個(gè)區(qū)1、2、3。在加熱爐5中，每塊扁鋼坯順序通過裝料區(qū)1，中心區(qū)2和端區(qū)3。鋼坯在離開端區(qū)3的出口6處必須達(dá)到軋制溫度。在正常的操作中，每個(gè)區(qū)域內(nèi)都包含有一些扁鋼坯。各個(gè)區(qū)域的能量供應(yīng)是獨(dú)立可調(diào)的。
圖1示出了在裝料區(qū)包含有一組14塊扁鋼坯W1-W4。按照本發(fā)明，裝料區(qū)的14塊扁鋼坯組合成一塊當(dāng)量大鋼坯VIPL。這塊當(dāng)量大鋼坯僅僅是一個(gè)進(jìn)行計(jì)算的數(shù)學(xué)概念，並且特別是涉及到鋼坯的溫度分布時(shí)，它代表這組鋼坯中全部鋼坯的合適的平均值。類似地，分別確定在中心區(qū)2和端區(qū)3中當(dāng)量大鋼坯VIPM和VIPE。假設(shè)所有當(dāng)量大鋼坯例如放在每個(gè)區(qū)域的中間位置。然后確定每塊當(dāng)量大鋼坯在每個(gè)區(qū)域需要多少燃料輸入才可以使這些當(dāng)量大鋼坯升到軋制所需的溫度。這種計(jì)算可以用普通的方法進(jìn)行。
對于裝料區(qū)1的當(dāng)量大鋼坯VIPL而言，在裝料區(qū)1，中心區(qū)2及端區(qū)3分別需要輸入燃料為BLL，BLM和BLE。對于在中心區(qū)2的當(dāng)量大鋼坯VIPM而言，不再需要在裝料區(qū)1輸入燃料，而只需要在中心區(qū)2和端區(qū)3輸入燃料，分別為BMM和BME。而對于在端區(qū)3的當(dāng)量大鋼坯VIPE，只需要在端區(qū)3輸入燃料，也就是BEE。
然后，把每個(gè)區(qū)域1、2、3所要求的燃料輸入合理地結(jié)合起來，就可以確定每個(gè)區(qū)實(shí)際所要求的燃料輸入。這樣，確定在裝料區(qū)1只需要燃料輸入BLL，這僅僅是在裝料區(qū)1的當(dāng)量大鋼坯VIPL所需要的燃料輸入，但是對其它區(qū)，燃料輸入要由更多的當(dāng)量大鋼坯，而不是只由處在該區(qū)的那塊當(dāng)量大鋼坯來確定。
例如，在端區(qū)3的燃料輸入要由所有的當(dāng)量大鋼坯VIPM，VIPE和VIPL來確定，這樣在要求的燃料輸入BLE，BME和BEE中，BEE的影響，也就是端區(qū)3的當(dāng)量大鋼坯VIPE的影響最大。在這個(gè)實(shí)例中，BLE，BME和BEE與最終計(jì)算出的輸入到端區(qū)3的燃料輸入分配比為20∶50∶100。
權(quán)利要求
1.在一個(gè)具有可控制的能量供應(yīng)源的加熱爐中把多塊扁鋼坯加熱到軋制溫度的方法，其特征在于確定出至少一塊相當(dāng)于一組鋼坯的當(dāng)量大鋼坯，並且能量供應(yīng)按照該當(dāng)量大鋼坯到加熱爐出口時(shí)要求的平均溫度來調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于加熱爐具有至少兩個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)設(shè)置有一個(gè)單獨(dú)的可控能量供應(yīng)源，當(dāng)量大鋼坯相當(dāng)于每個(gè)區(qū)中相應(yīng)組的鋼坯，並且在每個(gè)區(qū)的能量供應(yīng)根據(jù)至少這個(gè)區(qū)的當(dāng)量大鋼坯到加熱爐出口時(shí)的平均溫度來調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于在加熱爐入爐區(qū)的能量供應(yīng)按照該區(qū)的鋼坯的出爐平均溫度來調(diào)整，在每個(gè)后一區(qū)的能量供應(yīng)按照在入爐區(qū)與該區(qū)之間所有區(qū)域的當(dāng)量大鋼坯到加熱爐出口的平均溫度來調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法，其特征在于在每個(gè)所述的區(qū)域中的能量供應(yīng)也按照至少一塊當(dāng)量大鋼坯到加熱爐出口的平均溫度來調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)的方法，其特征在于在爐中區(qū)域任何時(shí)候的能量供應(yīng)根據(jù)每塊當(dāng)量大鋼坯確定的能量供應(yīng)來計(jì)算出來。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一項(xiàng)的方法，其特征在于在爐區(qū)中任何時(shí)候的能量供應(yīng)根據(jù)至少一塊所述的當(dāng)量大鋼坯到加熱爐出口所要求的溫度分布來調(diào)整。
全文摘要
把多塊扁鋼坯加熱到軋制溫度的方法，使用帶可控能量供應(yīng)源的加熱爐。為適應(yīng)進(jìn)料口的鋼坯的溫度變化，至少要確定一個(gè)相當(dāng)于一組鋼坯(W
文檔編號(hào)C21D11/00GK1033842SQ8810771
公開日1989年7月12日 申請日期1988年11月11日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月11日
發(fā)明者羅德威斯特道普, 弗蘭茨帕特馬斯 申請人:霍德芬斯;格魯普公司