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专利名称：步进梁式炉加热低温钢的过程温度检测处理方法
技术领域：
本发明属于轧钢控制领域，更具体地讲，涉及一种自动化程度较高的步进梁式炉加热低温钢的过程温度检测失真的处理方法。
背景技术：
低温钢作为一种特殊用钢，越来越广泛地应用到各个领域，随着低温钢的使用量增加，现有的生产能力越发不能满足需求。另一方面，低温钢生产控制需要专门的加热炉， 投入资金大且建设周期长，因此，国内外很多钢厂都是在现有的步进梁式炉上进行相关技术处理，以完成低温钢的生产。步进梁式炉包括定梁和动梁，将板坯、方坯、型材等坯料放置在定梁和动梁上进行加热，其中定梁固定不动，而动梁做矩形运动，以根据需要使得坯料前进或后移，或是停在定梁位置。步进梁式炉在加热低温钢的过程中，由于各个物理段(热回收段、预热段、加热段、均热段等)对烧嘴进行了调焰或限制负荷处理，所以高温气流不能充满整个炉膛，会出现局部高温或局部低温，在气流流动过程中，导致热电偶检测温度忽高忽低。该检测温度通过基础自动化PLC上传到过程自动化系统，燃烧控制模型利用该检测温度进行钢坯温度计算及完成炉膛设定温度计算。如果检测温度不准，则使模型预报钢坯温度不准，最终导致模型错误决策，出现钢坯过烧或加热温度不够，影响低温钢轧制稳定及最终产品质量。

发明内容
针对步进梁式炉在加热低温钢过程中，过程温度检测失真导致燃烧控制模型预报钢坯温度精度不准的问题，本发明公开一种提高步进梁式炉加热低温钢的过程温度检测精度的方法，以保证低温钢加热过程质量控制，促进步进梁式炉能正常、稳定地量产低温钢。根据本发明的一方面，提供一种步进梁式炉加热低温钢的过程温度检测处理方法，该方法包括(1)将加热低温钢时步进梁式炉的加热段分为上区和下区，在上区左右两侧分别布置第一热电偶和第二热电偶，在下区左右两侧分别布置第三热电偶和第四热电偶；( 根据加热段的实际供热量与最大供热量之比，确定加热段的高温气流与低温气流的高低温度权重；(3)第一热电偶、第二热电偶、第三热电偶和第四热电偶按照预定时间间隔测量炉膛实际温度；(4)从第一热电偶测量的炉膛实际温度中采集预定数量η的炉膛实际温度，并且从第二热电偶测量的炉膛实际温度中采集相同预定数量η的炉膛实际温度， 使用加热段的高低温度权重对采集的炉膛实际温度进行加权处理；( 将加权处理得到的数据进行平均处理，得到加热段上区的炉膛温度；(6)从第三热电偶测量的炉膛实际温度中采集相同预定数量η的炉膛实际温度，并且从第四热电偶测量的炉膛实际温度中采集相同预定数量η的炉膛实际温度，使用加热段的高低温度权重对采集的炉膛实际温度进行加权处理；(7)将加权处理得到的数据进行平均处理，得到加热段下区的炉膛温度。可通过变送器将第一热电偶、第二热电偶、第三热电偶和第四热电偶测量的炉膛实际温度存储在可编程逻辑控制器的内存地址中。
在步骤以及步骤(6)中，可分别按照预定频率扫描可编程逻辑控制器的内存地址，直到获得第一热电偶测量的η个炉膛实际温度、第二热电偶测量的η个炉膛实际温度、第三热电偶测量的η个炉膛实际温度以及第四热电偶测量的η个炉膛实际温度。可按照下面的等式计算加热段的高低温度权重
Γπ5“=—，
ω其中，δ为加热段的实际供热量，ω为加热段的最大供热量。在步骤中，可按照下面的等式进行加权处理Tui = η χTai+(ι-η) χτΗ,其中，1彡i彡n，Tai表示第i次扫描得到的第一热电偶测量的炉膛实际温度，Tbi 表示第i次扫描得到的第二热电偶测量的炉膛实际温度。在步骤(5)中，可按照下面的等式进行平均处理
T +T + +T ；..'；2 ……υη ,
/7其中，Tu为计算得到的加热段上区的炉膛温度。在步骤(6)中，可按照下面的等式进行加权处理Tli = η χTci+(ι-η) χTdi,其中，1彡i彡n，Tei表示第i次扫描得到的第三热电偶测量的炉膛实际温度，Tdi 表示第i次扫描得到的第四热电偶测量的炉膛实际温度。在步骤(7)中，可按照下面的等式进行平均处理 T1 =...... + Tl",
η其中，Tl为计算得到的加热段下区的炉膛温度。优选地，10 ^ η^ 90,扫描频率可为1至10秒一次。


通过下面结合附图对示例性实施例进行的描述，本发明的这些和/或其它方面及优点将会变得清楚，并且更易于理解，其中图1是根据本发明的步进梁式炉加热低温钢的过程温度检测处理方法的流程图；图2是根据本发明的步进梁式炉的内部构造图；图3是根据本发明的步进梁式炉加热低温钢的过程温度检测处理方法的实施逻辑图。
具体实施例方式以下，参照附图来详细描述本发明的实施例。图1是根据本发明的步进梁式炉加热低温钢的过程温度检测处理方法的流程图， 图2是根据本发明的步进梁式炉的内部构造图，图3是根据本发明的步进梁式炉加热低温钢的过程温度检测处理方法的实施逻辑图。参照图1，在步骤101，将加热低温钢时步进梁式炉的加热段分为上区和下区，在上区左右两侧分别布置第一热电偶21和第二热电偶22，在下区左右两侧分别布置第三热
5电偶23和第四热电偶24，如图2所示。另外，在图2中，标号20表示步进梁式炉，标号25 表示步进梁，标号26表示在步进梁式炉中被加热处理的坯料(诸如板坯、方坯、型材等)。通常，通过热电偶检测的加热段的炉膛温度，而加热段的高温气流和低温气流也可从侧面反映热电偶检测的温度。如果气流没有充满炉膛，则可能出现当高温气流和低温气流经过热电偶时检测的温度忽高忽低的情形。为了减小测量误差并提高检测精度，在步骤102，根据加热段的实际供热量与最大供热量之比，确定加热段的高温气流与低温气流的高低温度权重。一般地，实际供热量指的是当前流量下供入燃烧介质(煤气或重油等)燃烧后释放的热量，最大供热量指的是在最大流量下供入燃烧介质(煤气或重油等)燃烧后释放的热量。实际供热量也称为当前热负荷量，最大供热量也称为最大热负荷量或设计热负荷量。具体地，按照下面的等式(1)计算加热段的高低温度权重η η=— (1)
ω其中，δ为加热段的实际供热量(当前热负荷量)，ω为加热段的最大供热量(最大热负荷量)。在步骤103，第一热电偶21、第二热电偶22、第三热电偶23和第四热电偶M按照预定时间间隔测量炉膛实际温度。参照图3，可通过相应的变送器将各个电偶测量的炉膛实际温度存储在可编程逻辑控制器(PLC)的内存地址中。在步骤104，从第一热电偶21测量的炉膛实际温度中采集预定数量n的炉膛实际
温度Tal、Ta2........Tai........Tan，并且从第二热电偶22测量的炉膛实际温度中采集相同
预定数量n的炉膛实际温度Tbl、Tb2........Tbi........Tbn，其中，i为整数，且1彡i彡n，
并使用加热段的高低温度权重对采集的炉膛上区的实际温度进行加权处理。考虑处理时间以及计算量，优选地，10 ^n ^ 90。可按照预定时间间隔读取第一热电偶21和第二热电偶22测量的温度值。参照图3，过程自动化系统可通过用于过程控制的对象链接和嵌入(object linking and embedding for process control，OPC)协议从PLC的内存地址读取各个电偶测量的炉膛实际温度。优选地，过程自动化系统可按照预定频率扫描可编程逻辑控制器的内存地址，直到获得第一热电偶21测量的n个炉膛实际温度以及第二热电偶22测量的n个炉膛实际温度。每次扫描可获得第一热电偶21测量的炉膛实际温度以及第二热电偶22测量的炉膛实际温度。扫描频率可以是1至10秒一次。具体地，可按照下面的等式( 进行加权处理Tui = n XTai+(i-n) χ Tbi (2)其中，1彡i彡n，Tai表示第i次扫描得到的第一热电偶21测量的炉膛实际温度， Tbi表示第i次扫描得到的第二热电偶22测量的炉膛实际温度。Tui为加权处理得到的数据。此夕卜，当η < 0. 5 时，Tai < Tbi ；当 η > 0. 5 时，Tai > Tho在步骤105，将加权处理得到的数据进行平均处理，得到加热段上区的炉膛温度。具体地，可按照下面的等式( 进行平均处理CN 102538995 AT + T + +TΤ, =^1 '/2 ...... 1 " (3)
η其中，Tu为计算得到的加热段上区的炉膛温度。可按照与步骤104和步骤105相同的方式，得到加热段下区的炉膛温度1\。具体地，在步骤106，从第三热电偶23测量的炉膛实际温度中采集预定数量η的
炉膛实际温度Tel、Tc2........Tci........Tcn,并且从第四热电偶M测量的炉膛实际温度
中采集相同预定数量η的炉膛实际温度Tdl、Td2........Tdi........Tdn，其中，i为整数，且
n，并使用加热段的高低温度权重对采集的炉膛下区的实际温度进行加权处理。类似地，可按照下面的等式(4)进行加权处理TLi = η XTci+(ι-η) XTdi (4)其中，1彡i彡n，Tei表示第i次扫描得到的第三热电偶23测量的炉膛实际温度， Tdi表示第i次扫描得到的第四热电偶M测量的炉膛实际温度。Tu为加权处理得到的数据。此外，当η < 0. 5 时，Tci < Tdi ；当 η > O. 5 时，Tci > Tdi。在步骤107，将加权处理得到的数据进行平均处理，得到加热段下区的炉膛温度。具体地，可按照下面的等式( 进行平均处理Τ, = Γ/1+7;·2+……+ Τι." (5)
η其中，Tl为计算得到的加热段下区的炉膛温度。得到加热段上区的炉膛温度以及加热段下区的炉膛温度可供燃烧模型进行钢温计算和温度决策。过程自动化系统内可设置用于记录加权处理得到的数据的数组a[n-l]，以保存每次加权处理后的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)可变形为
Γ α
+ α[1] +...... + α[η-\] ...Tu ——u---^ (6)
η类似地，过程自动化系统内可设置用于记录加权处理得到的数据的数组b[n_l]，
以保存每次加权处理后的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)可变形为
Γ η 7, /)
+ /7[1] +...... + b[n-\] (n\I1 =^lj———----(7)
η另外，参照图3，步进梁式炉可包括多个加热段，每个加热段分为上区和下区，在上区左右两侧分别布置热电偶，在下区左右两侧分别布置热电偶。因此，为每个加热段设置4 个热电偶，步进梁式炉中的所有热电偶的数量是加热段的数量的4倍。因此，可以测量并得到步进梁式炉的各个加热段的上区和下区的炉膛温度。下面结合一个具体实施例对本发明做进一步说明。使用步进梁式炉加热低温钢，加热段的实际供热量为最大供热量(最大热负荷量)的40%，S卩，η =0.4。为了简化数据处理量，本实施例针对第三热电偶23和第四热电偶M测量的加热段下区的炉膛温度取10组数据进行分析。通过变送器将第三热电偶23 和第四热电偶M测量的加热段下区的炉膛温度数据发送到PLC的内存地址，过程自动化系统的扫描频率设定为2秒一次，从PLC的内存地址采集数据10次。
10次采集加热段下区的炉膛温度数据如下表所列
表1 第三热电偶和第四热电偶测量的加热段下区的炉膛温度数据
权利要求
1.一种步进梁式炉加热低温钢的过程温度检测处理方法，包括(1)将加热低温钢时步进梁式炉的加热段分为上区和下区，在上区左右两侧分别布置第一热电偶和第二热电偶，在下区左右两侧分别布置第三热电偶和第四热电偶；(2)根据加热段的实际供热量与最大供热量之比，确定加热段的高温气流与低温气流的高低温度权重；(3)第一热电偶、第二热电偶、第三热电偶和第四热电偶按照预定时间间隔测量炉膛实际温度；(4)从第一热电偶测量的炉膛实际温度中采集预定数量η的炉膛实际温度，并且从第二热电偶测量的炉膛实际温度中采集相同预定数量η的炉膛实际温度，使用加热段的高低温度权重对采集的炉膛实际温度进行加权处理；(5)将加权处理得到的数据进行平均处理，得到加热段上区的炉膛温度；(6)从第三热电偶测量的炉膛实际温度中采集相同预定数量η的炉膛实际温度，并且从第四热电偶测量的炉膛实际温度中采集相同预定数量η的炉膛实际温度，使用加热段的高低温度权重对采集的炉膛实际温度进行加权处理；(7)将加权处理得到的数据进行平均处理，得到加热段下区的炉膛温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤C3)中，通过变送器将第一热电偶、第二热电偶、第三热电偶和第四热电偶测量的炉膛实际温度存储在可编程逻辑控制器的内存地址中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤以及步骤(6)中，分别按照预定频率扫描可编程逻辑控制器的内存地址，直到获得第一热电偶测量的η个炉膛实际温度、第二热电偶测量的η个炉膛实际温度、第三热电偶测量的η个炉膛实际温度以及第四热电偶测量的η个炉膛实际温度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，按照下面的等式计算加热段的高低温度权重
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤中，按照下面的等式进行加权处理
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤(5)中，按照下面的等式进行平均处理
7.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤(6)中，按照下面的等式进行加权处理TLi = nXTci+(i-n)XTdi,其中，1 ≤i ≤n,Tci表示第i次扫描得到的第三热电偶测量的炉膛实际温度，Tdi表示第i次扫描得到的第四热电偶测量的炉膛实际温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤(7)中，按照下面的等式进行平均处理.,,TIA+TL2+……+ Thl1I -- ’η其中，Tl为计算得到的加热段下区的炉膛温度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，10SnS 90。
10.根据权利要求3所述的方法，其中，扫描频率为1至10秒一次。
全文摘要
提供一种步进梁式炉加热低温钢的过程温度检测处理方法，所述方法包括将步进梁式炉的加热段分为上区和下区，在上区左右两侧分别布置第一热电偶和第二热电偶，在下区左右两侧分别布置第三热电偶和第四热电偶；根据加热段的实际供热量与最大供热量之比，确定加热段的高温气流与低温气流的高低温度权重；第一至第四热电偶按照预定时间间隔测量炉膛实际温度；从第一热电偶测量的炉膛实际温度中采集n个炉膛实际温度，并且从第二热电偶测量的炉膛实际温度中采集n个的炉膛实际温度，使用加热段的高低温度权重对采集的炉膛实际温度进行加权处理；将加权处理得到的数据进行平均处理，得到加热段上区的炉膛温度；按照相同方式得到加热段下区的炉膛温度。
文档编号G01K7/02GK102538995SQ20111032634
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者付开忠, 佘广夫, 刘勇, 刘波, 吕敬东, 张宏, 张芮, 方淑芳, 朱乐, 杜和来, 杨安林, 王敏莉, 罗宝军, 肖利 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团西昌钢钒有限公司