一种立式退火炉带钢切换规格下的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种立式退火炉带钢切换规格下的控制方法，属于自动控制技术领域，首先，通过周期采集换带的两种带钢的规格以及焊缝位置信息，来判断焊缝前后该两种带钢的钢种、厚度和目标温度区间是否一致，以确定换带类型；然后，根据换带类型，确定换带目标温度，并根据速度模型、传热模型共同作用，计算换带中的不同阶段带钢速度设定值和辐射管温度设定值；最后，根据焊缝位置判断换带中的不同阶段，并下达相对应阶段带钢速度设定值和辐射管温度设定值，达到稳定控制目的。本发明专利技术可形成较为完善的控制方法，适用于立式退火炉的在线换带控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动控制
，涉及一种立式退火炉带钢切换规格下的控制方法，尤其涉及一种以退火炉内传热机理为研究对象，采用速度调节和辐射管温度调节相结合的带钢切换规格的在线自动控制方法。
技术介绍
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。其中带钢规格切换控制要求较高，操作不当时，不仅容易造成带钢加热不足或者超温，产生废带，更有严重的造成带钢断带，从停炉、开炉，到取带、重新焊接，一般需要停产2-3天，产量降低。目前国内就退火炉的控制方法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。以上专利缺少针对规格切换的详细控制方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种立式退火炉带钢切换规格下的控制方法，以形成较为完善的控制方法，并适用于立式退火炉的在线换带控制。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：本专利技术提供的一种立式退火炉带钢切换规格下的控制方法，具体包括以下步骤：步骤1)：通过周期采集换带的两种带钢的规格以及焊缝位置信息，来判断焊缝前后该两种带钢的钢种、厚度和目标温度区间是否一致，以确定换带类型；步骤2)：根据换带类型，确定换带目标温度，并根据速度模型、传热模型共同作用，计算换带中的不同阶段带钢速度设定值和辐射管温度设定值；步骤3)：根据焊缝位置，判断换带中的不同阶段，并下达相对应阶段带钢速度设定值和辐射管温度设定值，达到稳定控制目的。进一步，在步骤1)中，换带类型包括目标温度区间不同或者厚度不同，即两种带钢的目标温度区间可有部分重叠区域，亦可无重叠区域，厚度不同包括薄变厚或厚变薄。进一步，在步骤2)中，换带目标温度的确定方式是，通过判断两种带钢的目标温度区间是否有重叠区域，若有重叠区域，则根据两种带钢的厚度由薄变厚时，选择前一带钢目标温度区间的上限值T1up，或者根据两种带钢的厚度由厚变薄时，选择前一带钢目标温度区间的下限值T1down；若无重叠区域，则无论两种带钢的厚度如何变化，当热处理温度上升时，选择前一带钢目标温度区间的上限值T1up，其中T1up会根据后一带钢温度是否满足目标温度区间进行变化，或者当热处理温度下降时，选择前一带钢目标温度区间的下限值T1down。进一步，在步骤2)中，通过速度模型计算带钢的最大速度的公式为：其中，V0为带钢最大速度，TV值为各工艺退火温度下的TV值，h为带钢厚度。进一步，在步骤2)中，传热模型为带钢温度跟踪数学模型，用于跟踪节点在炉内的温度变化情况，通过建立目标温度区间内的带钢与辐射管之间的温度关系，并通过迭代法求出平衡下的计算值，其方程组公式为：cm(tout-tin)＝qAt q = ϵ σ ( T l e f t 4 - T m i d 4 ) + ϵ σ ( T r i g h t 4 - T m i d 4 ) + h ( T l e f t - T m i d ) + h ( T r i g h t - T m i d ) ]]>tmid＝(tout+tin)/2其中，tout为带钢行程出口温度，单位K；tin为带钢行程进口温度，单位K；tmid为带钢行程平均温度，单位K；tlef为辐射管左侧温度，单位K；tright为辐射管右侧温度，单位K；c为带钢比热，单位J/kg/K；m为带钢质量，单位kg；q为边界热流密度，单位J/(m2·s)；h为对流换热系数，单位W/(m2·K)；A为换热面积，单位m2；ε为综合辐射黑度；σ为玻耳兹曼常量，其值为5.67×10-8W/(m2·K4)；t为时间，单位s。进一步，在步骤2)中，换带中的不同阶段包括三个阶段，第一阶段为前一带钢的稳态阶段，第二阶段为焊缝在加热段内的过渡阶段，第三阶段为后一带钢的稳态阶段；计算换带中的不同阶段带钢速度设定值和辐射管温度设定值，包括如下方式，i)计算第一阶段的带钢速度设定值和辐射管温度设定值：根据速度模型和传热模型，分别计算前一带钢的最大速度值和其在换带目标温度下的辐射管温度值，并将所得的前一带钢的最大速度值和辐射管温度值作为第一阶段的带钢速度设定值和辐射管温度设定值；ii)计算第二阶段的带钢速度设定值和辐射管温度设定值：根据速度模型和传热模型，分别计算前一带钢的最大速度值和其在换带目标温度下的辐射管温度值，并将所得的辐射管温度值作为辐射管温度初始值；在两种带钢的目标温度区间有部分重叠区域时，当前速度在前一带钢的最大速度之下，后一带钢加热段出口温度，若在允许范围内，则当前的速度值和辐射管温度初始值作为第二阶段的带钢速度设定值和辐射管温度设定值，若不在允许范围内，则通过反复增减速度和调整辐射管温度值的办法使其在允许范围内，具体调整办法为：⑴若后一带钢加热段出口温度低于其目标温度区间的下限值T2down，则通过速度过渡值改变当前的速度值，并重新计算辐射管温度值，再进一步计算后一带钢加热段出口温度，若仍低于其下限值T2down，则继续改变当前的速度值和重新计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立式退火炉带钢切换规格下的控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1)：通过周期采集换带的两种带钢的规格以及焊缝位置信息，来判断焊缝前后该两种带钢的钢种、厚度和目标温度区间是否一致，以确定换带类型；步骤2)：根据换带类型，确定换带目标温度，并根据速度模型、传热模型共同作用，计算换带中的不同阶段带钢速度设定值和辐射管温度设定值；步骤3)：根据焊缝位置，判断换带中的不同阶段，并下达相对应阶段带钢速度设定值和辐射管温度设定值，达到稳定控制目的。

【技术特征摘要】
1.一种立式退火炉带钢切换规格下的控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1)：通过周期采集换带的两种带钢的规格以及焊缝位置信息，来判断焊缝前后该两种带钢的钢种、厚度和目标温度区间是否一致，以确定换带类型；步骤2)：根据换带类型，确定换带目标温度，并根据速度模型、传热模型共同作用，计算换带中的不同阶段带钢速度设定值和辐射管温度设定值；步骤3)：根据焊缝位置，判断换带中的不同阶段，并下达相对应阶段带钢速度设定值和辐射管温度设定值，达到稳定控制目的。2.根据权利要求1所述的一种立式退火炉带钢切换规格下的控制方法，其特征在于：在步骤1)中，换带类型包括目标温度区间不同或者厚度不同，即两种带钢的目标温度区间可有部分重叠区域，亦可无重叠区域，厚度不同包括薄变厚或厚变薄。3.根据权利要求2所述的一种立式退火炉带钢切换规格下的控制方法，其特征在于：在步骤2)中，换带目标温度的确定方式是，通过判断两种带钢的目标温度区间是否有重叠区域，若有重叠区域，则根据两种带钢的厚度由薄变厚时，选择前一带钢目标温度区间的上限值T1up，或者根据两种带钢的厚度由厚变薄时，选择前一带钢目标温度区间的下限值T1down；若无重叠区域，则无论两种带钢的厚度如何变化，当热处理温度上升时，选择前一带钢目标温度区间的上限值T1up，其中T1up会根据后一带钢温度是否满足目标温度区间进行变化，或者当热处理温度下降时，选择前一带钢目标温度区间的下限值T1down。4.根据权利要求3所述的一种立式退火炉带钢切换规格下的控制方法，其特征在于：在步骤2)中，通过速度模型计算带钢的最大速度的公式为：其中，V0为带钢最大速度，TV值为各工艺退火温度下的TV值，h为带钢厚度。5.根据权利要求4所述的一种立式退火炉带钢切换规格下的控制方法，其特征在于：在步骤2)中，传热模型为带钢温度跟踪数学模型，用于跟踪节点在炉内的温度变化情况，通过建立目标温度区间内的带钢与辐射管之间的温度关系，并通过迭代法求出平衡下的计算值，其方程组公式为：cm(tout-tin)＝qAt q = ϵ σ ( T l e f t 4 - T m i d 4 ) + ϵ σ ( T r i g h t 4 - T m i d 4 ) + h ( T l e f t - T m i d ) + h ( T r i g h t - T m i d ) ]]>tmid＝(tout+tin)/2其中，tout为带钢行程出口温度，单位K；tin为带钢行程进口温度，单位K；tmid为带钢行程平均温度，单位K；tlef为辐射管左侧温度，单位K；tright为辐射管右侧温度，单位K；c为带钢比热，单位J/kg/K；m为带钢质量，单位kg；q为边界热流密度，单位J/(m2·s)；h为对流换热系数，单位W/(m2·K)；A为换热面积，单位m2；ε为综合辐射黑度；σ为玻耳兹曼常量，其值为5.67×10-8W/(m2·K4)；t为时间，单位s。6.根据权利要求5所述的一种立式退火炉带钢切换规格下的控制方法，其特征在于：在步骤2)中，换带中的不同阶段包括三个阶段，第一阶段为前一带钢的稳态阶段，第二阶段为焊缝在加...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭英，董斌，陈君，德军，朱伟素，
申请(专利权)人：重庆赛迪热工环保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50