钢坯加热模型的优化方法、优化装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钢坯加热模型的优化方法，包括：进行燃烧计算，确定加热炉的燃烧负荷、烟气温度和烟气流量；并根据燃烧负荷、烟气温度和烟气流量，确定加热炉的分段炉温；根据分段炉温进行传热计算，确定钢坯终了温度Tz、钢坯分段比热C

【技术实现步骤摘要】
钢坯加热模型的优化方法、优化装置及电子设备
本申请涉及钢铁热轧
，尤其涉及一种钢坯加热模型的优化方法、优化装置及电子设备。
技术介绍
随着钢铁产品质量要求的提高，钢材表面质量要求越来越高，对钢材轧制的要求也越来越严，钢坯加热越来越重要。尽管连铸连轧技术取得了快速发展，但是连铸过程中的温降和热量损失是不可避免的，因此对板坯进行加热，是加钢材在热轧生产过程的重要环节。钢坯加热是一种复杂的物理化学过程，掌握加热规律可以实现低成本高效化轧钢。钢坯在炉内加热为非稳态导热，通过对钢坯在加热炉内的加热过程建立加热数学模型，用于指导钢坯加热炉的工艺控制。但现有的加热模型确定方法得到的钢坯加热模型与钢坯实际升温过程存在较大偏差，不能直接指导实践生产。为此，需要对加热模型的确定过程进行优化，以获得精度更高、与实际加热升温过程更佳匹配的加热模型。
技术实现思路
本专利技术提供了一种钢坯加热模型的优化方法、优化装置及电子设备，以解决或者部分解决现有方法确定的钢坯加热模型与实际升温过程偏差较大的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种钢坯加热模型的优化方法，包括：获取燃烧计算初始参数，进行燃烧计算，确定加热炉的燃烧负荷、烟气温度和烟气流量；并根据燃烧负荷、烟气温度和烟气流量，确定加热炉的分段炉温；燃烧计算初始参数包括：煤气预热温度、煤气成分、煤气体积流量、空气预热温度、空气体积流量、脉冲烧嘴负荷和脉冲烧嘴数量；获取传热计算初始参数，根据分段炉温进行传热计算，确定钢坯终了温度Tz、钢坯分段比热Cpj、钢坯分段导热系数λj和钢坯加热时间t；传热计算初始参数包括：钢坯尺寸、钢坯成分、钢坯入炉温度T0、钢坯装炉量和加热炉尺寸信息；根据钢坯入炉温度T0、钢坯终了温度Tz、钢坯分段比热Cpj、钢坯分段导热系数λj和钢坯加热时间t，采用有限差分迭代方法进行钢坯加热温度场模拟，获得钢坯加热计算模型；根据钢坯加热计算模型对钢坯进行加热，获取钢坯在加热过程中的实际升温数据；根据钢坯加热计算模型与实际升温数据之间的温度偏差，对钢坯加热计算模型进行修正，获得目标计算加热模型。可选的，确定加热炉的燃烧负荷、烟气温度和烟气流量，具体包括：根据煤气体积流量和煤气低位发热量，确定燃烧负荷；根据煤气体积流量、煤气低位发热量、煤气预热温度、煤气比热、空燃比、空气比热、空气预热温度、空气体积流量，确定烟气温度；根据理论烟气量、理论干空气量和空气系数，确定烟气流量。可选的，煤气成分包括CO、CO2、N2和H2；煤气预热温度为200～300℃，空气预热温度为450～550℃。可选的，确定钢坯终了温度Tz、钢坯分段比热Cpj、钢坯分段导热系数λj和钢坯加热时间t，具体包括：根据分段炉温和钢坯装炉量，确定钢坯吸热量Q；根据钢坯吸热量Q、钢坯入炉温度T0和钢坯入炉比热Cp0，确定钢坯终了温度Tz；根据钢坯终了温度Tz和钢坯入炉比热Cp0，确定钢坯分段比热Cpj；根据钢坯终了温度Tz和钢坯入炉导热系数λ0，确定钢坯分段导热系数λj；根据钢坯终了温度Tz、钢坯分段比热Cpj和钢坯分段导热系数λj，确定钢坯加热时间t。可选的，分段炉温包括：一加热段炉温为800～1100℃，二加热段炉温为1100～1150℃，均热段炉温为1150～1250℃。可选的，采用有限差分迭代方法进行钢坯加热温度场模拟，获得钢坯加热计算模型，具体包括：根据钢坯厚度h确定厚度步长Δx，根据加热时间t确定时间步长Δτ，构建厚度节点-时间步长的计算网格；以钢坯入炉温度T0为初始值，根据钢坯分段比热Cpj、钢坯分段导热系数λj，在计算网格上进行有限差分迭代，获得计算网格上所有厚度节点随时间步长Δτ变化的节点计算温度根据节点计算温度获得计算加热模型；其中，1≤i≤h/Δx且为正整数，1≤n≤t/Δτ且为正整数。进一步的，以钢坯入炉温度T0为初始值，根据钢坯分段比热Cpj、钢坯分段导热系数λj，在计算网格上进行有限差分迭代，具体包括：根据如下的有限差分方程建立线性方程组，以钢坯入炉温度T0作为每个厚度节点初始值，对节点计算温度进行有限差分迭代：其中，ρg为钢坯密度。进一步的，根据钢坯加热计算模型与实际升温数据之间的温度偏差，对钢坯加热计算模型进行修正，获得目标计算加热模型，具体包括：判断钢坯加热计算模型中的钢坯计算终了温度与实际升温数据中的钢坯实际终了温度之间的温度偏差绝对值是否在5℃以内；若是，将钢坯加热计算模型确定为目标计算加热模型；若否，从节点计算温度中确定目标厚度节点k对应的节点计算温度从实际升温数据中确定与目标厚度节点k和时间步长Δτ对应的节点升温数据对节点计算温度和节点升温数据进行均值处理，获得目标厚度节点k的目标节点温度然后将目标节点温度进行多项式拟合，获得目标加热模型。基于前述技术方案相同的专利技术构思，本专利技术还提供一种钢坯加热模型的优化装置，优化装置包括：燃烧计算模块，用于获取燃烧计算初始参数，进行燃烧计算，确定加热炉的燃烧负荷、烟气温度和烟气流量；并根据燃烧负荷、烟气温度和烟气流量，确定加热炉的分段炉温；燃烧计算初始参数包括：煤气预热温度、煤气成分、煤气体积流量、空气预热温度、空气体积流量、脉冲烧嘴负荷和脉冲烧嘴数量；传热计算模块，用于获取传热计算初始参数，根据分段炉温进行传热计算，确定钢坯终了温度Tz、钢坯分段比热Cpj、钢坯分段导热系数λj和钢坯加热时间t；传热计算初始参数包括：钢坯尺寸、钢坯成分、钢坯入炉温度T0、钢坯装炉量和加热炉尺寸信息；温度场模拟模块，用于根据钢坯入炉温度T0、钢坯终了温度Tz、钢坯分段比热Cpj、钢坯分段导热系数λj和钢坯加热时间t，采用有限差分迭代方法进行钢坯加热温度场模拟，获得钢坯加热计算模型；获取模块，用于根据钢坯加热计算模型对钢坯进行加热，获取钢坯在加热过程中的实际升温数据；修正模块，用于根据钢坯加热计算模型与实际升温数据之间的温度偏差，对钢坯加热计算模型进行修正，获得目标计算加热模型。基于前述技术方案相同的专利技术构思，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现前述技术方案中的优化方法的步骤。通过本专利技术的一个或者多个技术方案，本专利技术具有以下有益效果或者优点：本专利技术公开了一种钢坯加热模型的优化方法，通过采用燃烧计算、传热计算的从头计算的方式，获得了更符合钢坯实际工况和加热炉实际工况的加热模型计算所需的分段输入参数，然后再采用有限差分迭代方法获得计算加热模型，使用计算加热模型对钢坯加热进行控制，获得钢坯实际升温数据；再根据实际升温数据与计算加热模型之间的温度偏差，对加热模型进行修正。通过钢坯加热的从头计算，将燃烧、传热、钢坯温度场模拟与加热模型修正过程一体化，提高了钢坯加热模型的计算精度，加快了钢坯加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢坯加热模型的优化方法，其特征在于，所述优化方法包括：/n获取燃烧计算初始参数，进行燃烧计算，确定加热炉的燃烧负荷、烟气温度和烟气流量；并根据所述燃烧负荷、所述烟气温度和所述烟气流量，确定加热炉的分段炉温；所述燃烧计算初始参数包括：煤气预热温度、煤气成分、煤气体积流量、空气预热温度、空气体积流量、脉冲烧嘴负荷和脉冲烧嘴数量；/n获取传热计算初始参数，根据所述分段炉温进行传热计算，确定钢坯终了温度Tz、钢坯分段比热C

【技术特征摘要】
1.一种钢坯加热模型的优化方法，其特征在于，所述优化方法包括：
获取燃烧计算初始参数，进行燃烧计算，确定加热炉的燃烧负荷、烟气温度和烟气流量；并根据所述燃烧负荷、所述烟气温度和所述烟气流量，确定加热炉的分段炉温；所述燃烧计算初始参数包括：煤气预热温度、煤气成分、煤气体积流量、空气预热温度、空气体积流量、脉冲烧嘴负荷和脉冲烧嘴数量；
获取传热计算初始参数，根据所述分段炉温进行传热计算，确定钢坯终了温度Tz、钢坯分段比热Cpj、钢坯分段导热系数λj和钢坯加热时间t；所述传热计算初始参数包括：钢坯尺寸、钢坯成分、钢坯入炉温度T0、钢坯装炉量和加热炉尺寸信息；
根据所述钢坯入炉温度T0、所述钢坯终了温度Tz、所述钢坯分段比热Cpj、所述钢坯分段导热系数λj和所述钢坯加热时间t，采用有限差分迭代方法进行钢坯加热温度场模拟，获得钢坯加热计算模型；
根据所述钢坯加热计算模型对所述钢坯进行加热，获取所述钢坯在加热过程中的实际升温数据；
根据所述钢坯加热计算模型与所述实际升温数据之间的温度偏差，对所述钢坯加热计算模型进行修正，获得目标计算加热模型。


2.如权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述确定加热炉的燃烧负荷、烟气温度和烟气流量，具体包括：
根据所述煤气体积流量和煤气低位发热量，确定所述燃烧负荷；
根据所述煤气体积流量、所述煤气低位发热量、所述煤气预热温度、煤气比热、空燃比、空气比热、所述空气预热温度、所述空气体积流量，确定所述烟气温度；
根据理论烟气量、理论干空气量和空气系数，确定所述烟气流量。


3.如权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述煤气成分包括CO、CO2、N2和H2；所述煤气预热温度为200～300℃，所述空气预热温度为450～550℃。


4.如权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述确定钢坯终了温度Tz、钢坯分段比热Cpj、钢坯分段导热系数λj和钢坯加热时间t，具体包括：
根据所述分段炉温和所述钢坯装炉量，确定钢坯吸热量Q；
根据所述钢坯吸热量Q、所述钢坯入炉温度T0和钢坯入炉比热Cp0，确定钢坯终了温度Tz；
根据所述钢坯终了温度Tz和所述钢坯入炉比热Cp0，确定所述钢坯分段比热Cpj；
根据所述钢坯终了温度Tz和钢坯入炉导热系数λ0，确定所述钢坯分段导热系数λj；
根据所述钢坯终了温度Tz、所述钢坯分段比热Cpj和所述钢坯分段导热系数λj，确定所述钢坯加热时间t。


5.如权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述分段炉温包括：
一加热段炉温为800～1100℃，二加热段炉温为1100～1150℃，均热段炉温为1150～1250℃。


6.如权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述采用有限差分迭代方法进行钢坯加热温度场模拟，获得钢坯加热计算模型，具体包括：
根据钢坯厚度h确定厚度步长Δx，根据所述加热时间t确定时间步长Δτ，构建厚度节点-时间步长的计算网格；
以所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冠军，王金花，张同，路士平，董占斌，吴刚，
申请(专利权)人：首钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11