【摘 要】
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钢坯加热质量直接影响粗轧过程的轧制效率及轧后中间坯的形状尺寸指标,因此研究加热炉的整体加热过程是非常必要的,以保证钢坯的出炉温度和内外温差。然而,受制于数学模型的不完备及有效检测手段的缺少,传统模型无法准确考虑炉内工况复杂动态的高度非线性,导致对钢坯温度时滞性的影响考虑不足,这在很大程度上影响钢坯的温控精度,导致出炉温度偏差大,均热性不好,进而影响热轧成形条件。基于上述问题,以蓄热式加热炉为对象,
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钢坯加热质量直接影响粗轧过程的轧制效率及轧后中间坯的形状尺寸指标,因此研究加热炉的整体加热过程是非常必要的,以保证钢坯的出炉温度和内外温差。然而,受制于数学模型的不完备及有效检测手段的缺少,传统模型无法准确考虑炉内工况复杂动态的高度非线性,导致对钢坯温度时滞性的影响考虑不足,这在很大程度上影响钢坯的温控精度,导致出炉温度偏差大,均热性不好,进而影响热轧成形条件。基于上述问题,以蓄热式加热炉为对象,建立了模拟全炉况温度变化趋势的温控仿真系统,系统深入研究了炉况参数波动对钢坯整体温度的耦合规律,为提升加热炉的加热效率和钢坯温控精度提供重要参考。首先,建立了炉温、坯温的时域耦合优化模型,使其严格遵循动态热平衡条件,提高钢坯温度场的预报精度。在构建数学机理模型的基础上,引入了热流密度概念,便于耦合考虑炉温、坯温的传热机制;同时为了提高模型的计算精度,针对多参数的高度非线性特点,利用遗传算法进行了全局优化,既考虑炉况对炉温的动态变化,又考虑钢坯复杂边界条件对坯温导热性的影响,从而实现炉温、坯温的最优控制。其次,考虑炉内各位置的瞬态工况变化,结合“黑匣子”测试结果,深入分析了钢坯的全局温度演变机制。参考蓄热式加热炉的耦合温度场特性,根据现场实际工况参数,利用“黑匣子”验证理论模型的预报精度,从而便于整体上考虑加热炉全工况条件对坯温时滞性的影响规律,为精细调控炉温、坯温提供重要参考。最后,基于理论模型和实测数据,构建一套同步运行的远程温控仿真系统。通过实时优化当前工况数据,进行加热炉全工况的在线模拟、智能预报、故障预警和图形显示,为实际温控系统提供高精度的设定参数和预警信息,同时还可进行模拟实际工况的大数据离线运算,便于优化温控系统,提高人机交互的智能化水平。通过以上内容的研究,对蓄热式加热炉进行了系统全面的理论分析和模型优化,并利用仿真系统对现场实际工况进行全炉况温控模拟。实测效果表明,该系统不仅能够对炉温、坯温的耦合机制进行准确预报和评价,还能够非常直观地显示加热炉的全炉况温控过程,为稳定轧制工艺、提升加热效率和降低能耗提供最佳设定数据。
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