專利名稱：步進(jìn)梁式爐加熱低溫鋼的過(guò)程溫度檢測(cè)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軋鋼控制領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種自動(dòng)化程度較高的步進(jìn)梁式爐加熱低溫鋼的過(guò)程溫度檢測(cè)失真的處理方法。
背景技術(shù)：
低溫鋼作為一種特殊用鋼，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，隨著低溫鋼的使用量增加，現(xiàn)有的生產(chǎn)能力越發(fā)不能滿足需求。另一方面，低溫鋼生產(chǎn)控制需要專門(mén)的加熱爐， 投入資金大且建設(shè)周期長(zhǎng)，因此，國(guó)內(nèi)外很多鋼廠都是在現(xiàn)有的步進(jìn)梁式爐上進(jìn)行相關(guān)技術(shù)處理，以完成低溫鋼的生產(chǎn)。步進(jìn)梁式爐包括定梁和動(dòng)梁，將板坯、方坯、型材等坯料放置在定梁和動(dòng)梁上進(jìn)行加熱，其中定梁固定不動(dòng)，而動(dòng)梁做矩形運(yùn)動(dòng)，以根據(jù)需要使得坯料前進(jìn)或后移，或是停在定梁位置。步進(jìn)梁式爐在加熱低溫鋼的過(guò)程中，由于各個(gè)物理段(熱回收段、預(yù)熱段、加熱段、均熱段等)對(duì)燒嘴進(jìn)行了調(diào)焰或限制負(fù)荷處理，所以高溫氣流不能充滿整個(gè)爐膛，會(huì)出現(xiàn)局部高溫或局部低溫，在氣流流動(dòng)過(guò)程中，導(dǎo)致熱電偶檢測(cè)溫度忽高忽低。該檢測(cè)溫度通過(guò)基礎(chǔ)自動(dòng)化PLC上傳到過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)，燃燒控制模型利用該檢測(cè)溫度進(jìn)行鋼坯溫度計(jì)算及完成爐膛設(shè)定溫度計(jì)算。如果檢測(cè)溫度不準(zhǔn)，則使模型預(yù)報(bào)鋼坯溫度不準(zhǔn)，最終導(dǎo)致模型錯(cuò)誤決策，出現(xiàn)鋼坯過(guò)燒或加熱溫度不夠，影響低溫鋼軋制穩(wěn)定及最終產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)步進(jìn)梁式爐在加熱低溫鋼過(guò)程中，過(guò)程溫度檢測(cè)失真導(dǎo)致燃燒控制模型預(yù)報(bào)鋼坯溫度精度不準(zhǔn)的問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)一種提高步進(jìn)梁式爐加熱低溫鋼的過(guò)程溫度檢測(cè)精度的方法，以保證低溫鋼加熱過(guò)程質(zhì)量控制，促進(jìn)步進(jìn)梁式爐能正常、穩(wěn)定地量產(chǎn)低溫鋼。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種步進(jìn)梁式爐加熱低溫鋼的過(guò)程溫度檢測(cè)處理方法，該方法包括(1)將加熱低溫鋼時(shí)步進(jìn)梁式爐的加熱段分為上區(qū)和下區(qū)，在上區(qū)左右兩側(cè)分別布置第一熱電偶和第二熱電偶，在下區(qū)左右兩側(cè)分別布置第三熱電偶和第四熱電偶；( 根據(jù)加熱段的實(shí)際供熱量與最大供熱量之比，確定加熱段的高溫氣流與低溫氣流的高低溫度權(quán)重；(3)第一熱電偶、第二熱電偶、第三熱電偶和第四熱電偶按照預(yù)定時(shí)間間隔測(cè)量爐膛實(shí)際溫度；(4)從第一熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度中采集預(yù)定數(shù)量η的爐膛實(shí)際溫度，并且從第二熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度中采集相同預(yù)定數(shù)量η的爐膛實(shí)際溫度， 使用加熱段的高低溫度權(quán)重對(duì)采集的爐膛實(shí)際溫度進(jìn)行加權(quán)處理；( 將加權(quán)處理得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，得到加熱段上區(qū)的爐膛溫度；(6)從第三熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度中采集相同預(yù)定數(shù)量η的爐膛實(shí)際溫度，并且從第四熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度中采集相同預(yù)定數(shù)量η的爐膛實(shí)際溫度，使用加熱段的高低溫度權(quán)重對(duì)采集的爐膛實(shí)際溫度進(jìn)行加權(quán)處理；(7)將加權(quán)處理得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，得到加熱段下區(qū)的爐膛溫度?？赏ㄟ^(guò)變送器將第一熱電偶、第二熱電偶、第三熱電偶和第四熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度存儲(chǔ)在可編程邏輯控制器的內(nèi)存地址中。
在步驟以及步驟(6)中，可分別按照預(yù)定頻率掃描可編程邏輯控制器的內(nèi)存地址，直到獲得第一熱電偶測(cè)量的η個(gè)爐膛實(shí)際溫度、第二熱電偶測(cè)量的η個(gè)爐膛實(shí)際溫度、第三熱電偶測(cè)量的η個(gè)爐膛實(shí)際溫度以及第四熱電偶測(cè)量的η個(gè)爐膛實(shí)際溫度?？砂凑障旅娴牡仁接?jì)算加熱段的高低溫度權(quán)重
Γπ5“=—，
ω其中，δ為加熱段的實(shí)際供熱量，ω為加熱段的最大供熱量。在步驟中，可按照下面的等式進(jìn)行加權(quán)處理Tui = η χTai+(ι-η) χτΗ,其中，1彡i彡n，Tai表示第i次掃描得到的第一熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度，Tbi 表示第i次掃描得到的第二熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度。在步驟(5)中，可按照下面的等式進(jìn)行平均處理
T +T + +T ；..'；2 ……υη ,
/7其中，Tu為計(jì)算得到的加熱段上區(qū)的爐膛溫度。在步驟(6)中，可按照下面的等式進(jìn)行加權(quán)處理Tli = η χTci+(ι-η) χTdi,其中，1彡i彡n，Tei表示第i次掃描得到的第三熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度，Tdi 表示第i次掃描得到的第四熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度。在步驟(7)中，可按照下面的等式進(jìn)行平均處理 T1 =...... + Tl",
η其中，Tl為計(jì)算得到的加熱段下區(qū)的爐膛溫度。優(yōu)選地，10 ^ η^ 90,掃描頻率可為1至10秒一次。


通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明的這些和/或其它方面及優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚，并且更易于理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的步進(jìn)梁式爐加熱低溫鋼的過(guò)程溫度檢測(cè)處理方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的步進(jìn)梁式爐的內(nèi)部構(gòu)造圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的步進(jìn)梁式爐加熱低溫鋼的過(guò)程溫度檢測(cè)處理方法的實(shí)施邏輯圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的步進(jìn)梁式爐加熱低溫鋼的過(guò)程溫度檢測(cè)處理方法的流程圖， 圖2是根據(jù)本發(fā)明的步進(jìn)梁式爐的內(nèi)部構(gòu)造圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明的步進(jìn)梁式爐加熱低溫鋼的過(guò)程溫度檢測(cè)處理方法的實(shí)施邏輯圖。參照?qǐng)D1，在步驟101，將加熱低溫鋼時(shí)步進(jìn)梁式爐的加熱段分為上區(qū)和下區(qū)，在上區(qū)左右兩側(cè)分別布置第一熱電偶21和第二熱電偶22，在下區(qū)左右兩側(cè)分別布置第三熱
5電偶23和第四熱電偶24，如圖2所示。另外，在圖2中，標(biāo)號(hào)20表示步進(jìn)梁式爐，標(biāo)號(hào)25 表示步進(jìn)梁，標(biāo)號(hào)26表示在步進(jìn)梁式爐中被加熱處理的坯料(諸如板坯、方坯、型材等)。通常，通過(guò)熱電偶檢測(cè)的加熱段的爐膛溫度，而加熱段的高溫氣流和低溫氣流也可從側(cè)面反映熱電偶檢測(cè)的溫度。如果氣流沒(méi)有充滿爐膛，則可能出現(xiàn)當(dāng)高溫氣流和低溫氣流經(jīng)過(guò)熱電偶時(shí)檢測(cè)的溫度忽高忽低的情形。為了減小測(cè)量誤差并提高檢測(cè)精度，在步驟102，根據(jù)加熱段的實(shí)際供熱量與最大供熱量之比，確定加熱段的高溫氣流與低溫氣流的高低溫度權(quán)重。一般地，實(shí)際供熱量指的是當(dāng)前流量下供入燃燒介質(zhì)(煤氣或重油等)燃燒后釋放的熱量，最大供熱量指的是在最大流量下供入燃燒介質(zhì)(煤氣或重油等)燃燒后釋放的熱量。實(shí)際供熱量也稱為當(dāng)前熱負(fù)荷量，最大供熱量也稱為最大熱負(fù)荷量或設(shè)計(jì)熱負(fù)荷量。具體地，按照下面的等式(1)計(jì)算加熱段的高低溫度權(quán)重η η=— (1)
ω其中，δ為加熱段的實(shí)際供熱量(當(dāng)前熱負(fù)荷量)，ω為加熱段的最大供熱量(最大熱負(fù)荷量)。在步驟103，第一熱電偶21、第二熱電偶22、第三熱電偶23和第四熱電偶M按照預(yù)定時(shí)間間隔測(cè)量爐膛實(shí)際溫度。參照?qǐng)D3，可通過(guò)相應(yīng)的變送器將各個(gè)電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度存儲(chǔ)在可編程邏輯控制器(PLC)的內(nèi)存地址中。在步驟104，從第一熱電偶21測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度中采集預(yù)定數(shù)量n的爐膛實(shí)際
溫度Tal、Ta2........Tai........Tan，并且從第二熱電偶22測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度中采集相同
預(yù)定數(shù)量n的爐膛實(shí)際溫度Tbl、Tb2........Tbi........Tbn，其中，i為整數(shù)，且1彡i彡n，
并使用加熱段的高低溫度權(quán)重對(duì)采集的爐膛上區(qū)的實(shí)際溫度進(jìn)行加權(quán)處理。考慮處理時(shí)間以及計(jì)算量，優(yōu)選地，10 ^n ^ 90。可按照預(yù)定時(shí)間間隔讀取第一熱電偶21和第二熱電偶22測(cè)量的溫度值。參照?qǐng)D3，過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)可通過(guò)用于過(guò)程控制的對(duì)象鏈接和嵌入(object linking and embedding for process control，OPC)協(xié)議從PLC的內(nèi)存地址讀取各個(gè)電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度。優(yōu)選地，過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)可按照預(yù)定頻率掃描可編程邏輯控制器的內(nèi)存地址，直到獲得第一熱電偶21測(cè)量的n個(gè)爐膛實(shí)際溫度以及第二熱電偶22測(cè)量的n個(gè)爐膛實(shí)際溫度。每次掃描可獲得第一熱電偶21測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度以及第二熱電偶22測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度。掃描頻率可以是1至10秒一次。具體地，可按照下面的等式( 進(jìn)行加權(quán)處理Tui = n XTai+(i-n) χ Tbi (2)其中，1彡i彡n，Tai表示第i次掃描得到的第一熱電偶21測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度， Tbi表示第i次掃描得到的第二熱電偶22測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度。Tui為加權(quán)處理得到的數(shù)據(jù)。此夕卜，當(dāng)η < 0. 5 時(shí)，Tai < Tbi ；當(dāng) η > 0. 5 時(shí)，Tai > Tho在步驟105，將加權(quán)處理得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，得到加熱段上區(qū)的爐膛溫度。具體地，可按照下面的等式( 進(jìn)行平均處理CN 102538995 AT + T + +TΤ, =^1 '/2 ...... 1 " (3)
η其中，Tu為計(jì)算得到的加熱段上區(qū)的爐膛溫度?？砂凑张c步驟104和步驟105相同的方式，得到加熱段下區(qū)的爐膛溫度1\。具體地，在步驟106，從第三熱電偶23測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度中采集預(yù)定數(shù)量η的
爐膛實(shí)際溫度Tel、Tc2........Tci........Tcn,并且從第四熱電偶M測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度
中采集相同預(yù)定數(shù)量η的爐膛實(shí)際溫度Tdl、Td2........Tdi........Tdn，其中，i為整數(shù)，且
n，并使用加熱段的高低溫度權(quán)重對(duì)采集的爐膛下區(qū)的實(shí)際溫度進(jìn)行加權(quán)處理。類似地，可按照下面的等式(4)進(jìn)行加權(quán)處理TLi = η XTci+(ι-η) XTdi (4)其中，1彡i彡n，Tei表示第i次掃描得到的第三熱電偶23測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度， Tdi表示第i次掃描得到的第四熱電偶M測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度。Tu為加權(quán)處理得到的數(shù)據(jù)。此外，當(dāng)η < 0. 5 時(shí)，Tci < Tdi ；當(dāng) η > O. 5 時(shí)，Tci > Tdi。在步驟107，將加權(quán)處理得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，得到加熱段下區(qū)的爐膛溫度。具體地，可按照下面的等式( 進(jìn)行平均處理Τ, = Γ/1+7;·2+……+ Τι." (5)
η其中，Tl為計(jì)算得到的加熱段下區(qū)的爐膛溫度。得到加熱段上區(qū)的爐膛溫度以及加熱段下區(qū)的爐膛溫度可供燃燒模型進(jìn)行鋼溫計(jì)算和溫度決策。過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)可設(shè)置用于記錄加權(quán)處理得到的數(shù)據(jù)的數(shù)組a[n-l]，以保存每次加權(quán)處理后的Tm。即，Tui保存在a
中，Tu2保存在a[l]中，.......，Tun保存在a[n_l]
中。因此，等式(3)可變形為
Γ α
+ α[1] +...... + α[η-\] ...Tu ——u---^ (6)
η類似地，過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)可設(shè)置用于記錄加權(quán)處理得到的數(shù)據(jù)的數(shù)組b[n_l]，
以保存每次加權(quán)處理后的Tu。即，Tu保存在b
中，IY2保存在b[l]中，.......，U
存在b[n-l]中。因此，等式(5)可變形為
Γ η 7, /)
+ /7[1] +...... + b[n-\] (n\I1 =^lj———----(7)
η另外，參照?qǐng)D3，步進(jìn)梁式爐可包括多個(gè)加熱段，每個(gè)加熱段分為上區(qū)和下區(qū)，在上區(qū)左右兩側(cè)分別布置熱電偶，在下區(qū)左右兩側(cè)分別布置熱電偶。因此，為每個(gè)加熱段設(shè)置4 個(gè)熱電偶，步進(jìn)梁式爐中的所有熱電偶的數(shù)量是加熱段的數(shù)量的4倍。因此，可以測(cè)量并得到步進(jìn)梁式爐的各個(gè)加熱段的上區(qū)和下區(qū)的爐膛溫度。下面結(jié)合一個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。使用步進(jìn)梁式爐加熱低溫鋼，加熱段的實(shí)際供熱量為最大供熱量(最大熱負(fù)荷量)的40%，S卩，η =0.4。為了簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)處理量，本實(shí)施例針對(duì)第三熱電偶23和第四熱電偶M測(cè)量的加熱段下區(qū)的爐膛溫度取10組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過(guò)變送器將第三熱電偶23 和第四熱電偶M測(cè)量的加熱段下區(qū)的爐膛溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到PLC的內(nèi)存地址，過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)的掃描頻率設(shè)定為2秒一次，從PLC的內(nèi)存地址采集數(shù)據(jù)10次。
10次采集加熱段下區(qū)的爐膛溫度數(shù)據(jù)如下表所列
表1 第三熱電偶和第四熱電偶測(cè)量的加熱段下區(qū)的爐膛溫度數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)梁式爐加熱低溫鋼的過(guò)程溫度檢測(cè)處理方法，包括(1)將加熱低溫鋼時(shí)步進(jìn)梁式爐的加熱段分為上區(qū)和下區(qū)，在上區(qū)左右兩側(cè)分別布置第一熱電偶和第二熱電偶，在下區(qū)左右兩側(cè)分別布置第三熱電偶和第四熱電偶；(2)根據(jù)加熱段的實(shí)際供熱量與最大供熱量之比，確定加熱段的高溫氣流與低溫氣流的高低溫度權(quán)重；(3)第一熱電偶、第二熱電偶、第三熱電偶和第四熱電偶按照預(yù)定時(shí)間間隔測(cè)量爐膛實(shí)際溫度；(4)從第一熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度中采集預(yù)定數(shù)量η的爐膛實(shí)際溫度，并且從第二熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度中采集相同預(yù)定數(shù)量η的爐膛實(shí)際溫度，使用加熱段的高低溫度權(quán)重對(duì)采集的爐膛實(shí)際溫度進(jìn)行加權(quán)處理；(5)將加權(quán)處理得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，得到加熱段上區(qū)的爐膛溫度；(6)從第三熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度中采集相同預(yù)定數(shù)量η的爐膛實(shí)際溫度，并且從第四熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度中采集相同預(yù)定數(shù)量η的爐膛實(shí)際溫度，使用加熱段的高低溫度權(quán)重對(duì)采集的爐膛實(shí)際溫度進(jìn)行加權(quán)處理；(7)將加權(quán)處理得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，得到加熱段下區(qū)的爐膛溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟C3)中，通過(guò)變送器將第一熱電偶、第二熱電偶、第三熱電偶和第四熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度存儲(chǔ)在可編程邏輯控制器的內(nèi)存地址中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在步驟以及步驟(6)中，分別按照預(yù)定頻率掃描可編程邏輯控制器的內(nèi)存地址，直到獲得第一熱電偶測(cè)量的η個(gè)爐膛實(shí)際溫度、第二熱電偶測(cè)量的η個(gè)爐膛實(shí)際溫度、第三熱電偶測(cè)量的η個(gè)爐膛實(shí)際溫度以及第四熱電偶測(cè)量的η個(gè)爐膛實(shí)際溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，按照下面的等式計(jì)算加熱段的高低溫度權(quán)重
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在步驟中，按照下面的等式進(jìn)行加權(quán)處理
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在步驟(5)中，按照下面的等式進(jìn)行平均處理
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在步驟(6)中，按照下面的等式進(jìn)行加權(quán)處理TLi = nXTci+(i-n)XTdi,其中，1 ≤i ≤n,Tci表示第i次掃描得到的第三熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度，Tdi表示第i次掃描得到的第四熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在步驟(7)中，按照下面的等式進(jìn)行平均處理.,,TIA+TL2+……+ Thl1I -- ’η其中，Tl為計(jì)算得到的加熱段下區(qū)的爐膛溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，10SnS 90。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，掃描頻率為1至10秒一次。
全文摘要
提供一種步進(jìn)梁式爐加熱低溫鋼的過(guò)程溫度檢測(cè)處理方法，所述方法包括將步進(jìn)梁式爐的加熱段分為上區(qū)和下區(qū)，在上區(qū)左右兩側(cè)分別布置第一熱電偶和第二熱電偶，在下區(qū)左右兩側(cè)分別布置第三熱電偶和第四熱電偶；根據(jù)加熱段的實(shí)際供熱量與最大供熱量之比，確定加熱段的高溫氣流與低溫氣流的高低溫度權(quán)重；第一至第四熱電偶按照預(yù)定時(shí)間間隔測(cè)量爐膛實(shí)際溫度；從第一熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度中采集n個(gè)爐膛實(shí)際溫度，并且從第二熱電偶測(cè)量的爐膛實(shí)際溫度中采集n個(gè)的爐膛實(shí)際溫度，使用加熱段的高低溫度權(quán)重對(duì)采集的爐膛實(shí)際溫度進(jìn)行加權(quán)處理；將加權(quán)處理得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，得到加熱段上區(qū)的爐膛溫度；按照相同方式得到加熱段下區(qū)的爐膛溫度。
文檔編號(hào)G01K7/02GK102538995SQ20111032634
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者付開(kāi)忠, 佘廣夫, 劉勇, 劉波, 呂敬東, 張宏, 張芮, 方淑芳, 朱樂(lè), 杜和來(lái), 楊安林, 王敏莉, 羅寶軍, 肖利 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司, 攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩有限公司