【专利摘要】本发明涉及一种步进式加热炉及其使用方法，主要包括如下步骤：加热炉结构的优化和确定最优炉温分布状态并建立钢胚温度预报模型。本发明的有益效果是：加热炉是一类存在着时变、滞后、多变量、分布式参数、耦合等特点的复杂的工业控制对象，其目标是生产出满足轧钢机轧制要求的钢坯，主要的约束条件是钢坯的表而温度及满足温差满足相轧钢机的生产条件，对加热炉进行控制的方法是通过控制加热炉各段炉温来实现钢坯的温度分布要求；建立了钢胚温度预报模型，对加热炉加热温度进行优化，进一步降低了加热炉的能耗，提高了加热炉加热钢胚的效率。
[0001] 本发明涉及钢铁制造【技术领域】，具体涉及一种可有效减少能耗，提高加热炉加热 效率的一种步进式加热炉及其使用方法。
[0002] 随着现代化生产过程越来越复杂，规模越来越庞大以及原材料的短缺和能源危机 的影响，企业间的竞争日趋激烈。相应的人们对于如何最大程度地捉高生产效率，提商产品 的质量，降低生产成本的要求也是越来越高，因此对于整个工业过程控制提出了很高的要 求。
[0003] 钢铁工业是能源消耗的大户，其中仅加热炉的能耗就占到了钢铁生产企业总能耗 的四分之一，提高加热炉的加热效率，降低能耗，对实现整个钢铁工业的节能降耗有着重要 的意义，因此，对钢胚加热炉的优化控制在国内外都得到了重视。同时，随着现代化轧机向 着连续、大型、高速、高精度和多品种方向发展，对钢坯的加热质量提出了越来越高的要求。
[0004] 轧钢生产企业中的能量消耗主要分为两部分：钢坯在加热炉中加热时的能量消耗 和轧制工序的能量消耗。钢坯出炉温度的分布情况要综合考虑加热能耗和轧制能耗，并且 随着轧制温度的降低，乳制能耗会有所增加，而加热能耗则会显著降低，二者存在着一定的 比例关系。生产实际表明，如果由于降低钢坯出炉温度而使得轧机能耗增加百分之一，则加 热炉的能耗会相应地降低百分之十，所以低温轧制工艺在钢坯生产中得到了广泛的应用。 因此，提高加热炉的加热效率、降低加热能耗，对整个钢铁工业降低生产成本和节能降耗是 很有意义的。如何在保证被加热钢坯能够进行有效轧制的前提下，最大限度地降低加热能 耗，已经成为冶金工业控制技术研宄的重要方向。
[0005] 加热炉控制的主要目标之一是炉温的动态实时最佳决策，其依据是钢胚产生的要 求和钢坯的温度分布情况，由于在实际的生产过程中还无法实现钢坯温度的实时测量，所 以建立能够准确预报钢坯在加热炉被加热过程中的温度分布显得很重要了。以往研宄者的 工作重点大多集中在寻找钢坯升温过程的多元回归模型，对于利用机理模型来计算钢坯温 度的升温状况也大多选用一维热传导方程，而在利用状态空间方法计算加热炉内的钢坯温 度分布时，多数模型都把钢坯的热物性参数设为定值，且边界条件被近似为热吸收率系数 的函数，在工况变化较大时需要通过实验重新确定边界条件。
[0006] 在加热炉炉温优化控制中，加热炉的优化控制指标应与生产目标一致，但实际生 产中，优化指标很难把生产目标全部包括进来，因此在优化控制过程中如何选取优化栺标 很关键，以往的研宄对这个课题没能很好的体现。同时，目前对加热炉进行优化控制的方法 大多集中于加热炉本身，而并没有把加热炉和轧钢机作为一个有机的整体进行考虑，这就 造成优化控制策略常表现为局部最优。对加热炉进行以节能降耗为目标的优化控制研宄， 应该在考虑加热炉最优控制的同时，兼顾轧制工序的顺利生产和节能降耗。目前这一想法 的实现还存在一定的困难。主要是由加热炉综合优化控制的复杂性所造成的。首先很多因 素都会对加热炉的正常运行工况产生影响，比如产量波动、加热钢坯种类的变化、乳制节奏 的变化等。另一方面，乳制机组生产过程的控制技术所要解决的问题主要集中在提高轧制 成品的质量和提高轧制生产效率上面，乳钢过程与加热炉生产过程还是比较独立的，因此， 如何对加热炉进行基于轧制生产信息反馈的综合优化控制，是一个有待解决的问题。
[0007] 本发明目的是提供一种可有效提高加热炉效率、降低加热炉能耗的一种步进式加 热炉及其使用方法。
[0011] 将加热炉划分为预热段、一号加热段、二号加热段和匀热段江南·体育(JN SPORTS)官方网站，加热炉顶部设有两块 隔热墙，加热炉中间高度设有梁；
[0013] 假设钢坯的热物性参数为定值，并且无内热源，取钢坯内的一个微小原体， 令边长分别为dx、dy、dz，时间为dt，则在单位时间内，沿X轴方向导入的热量为：
1. 一种步进式加热炉及其使用方法，其特征在于：主要包括如下步骤： (1) 加热炉的优化： 将加热炉划分为预热段、一号加热段、二号加热段和匀热段，加热炉顶部设有两块隔热 墙，加热炉中间高度设有梁； (2) 确定最优炉温分布状态并建立钢胚温度预报模型： 假设钢坯的热物性参数为定值，并且无内热源，取钢坯内的一个微小原体，令 边长分别为dx、dy、dz，时间为dt，则在单位时间内，沿X轴方向导入的热量为：
上面各式中A为导热系数， 根据工艺分析，实际炉温分布可以用沿着炉长方向下凹曲线形如Tp (S) =C^d1Wd2S2 的形式来描述炉温的分布，C^dpd2为炉温分布函数的系数，S为距离加热炉入口处的距离； 所以，如果能够求得炉温分布函数的系数屯、屯、d 2就可以确定最优的炉温分布曲线所述的一种步进式加热炉及其使用方法，其特征在于：步骤（1)所 述加热炉的使用具体步骤如下： 钢坯进入加热炉之后，要通过预热段进行充分的预热，从而提高燃料的利用率，钢坯在 加热初期会因温差过大而产生热应力，因此要求控制温升速度，然后进入加热段进行强化 加热使得钢坯的平均温度达到轧制要求，最后进入均热段进行均热，使钢坯内外温度趋于 一致； 加热炉的步进梁仲到钢坯底部的辊道之间，步进梁上升，将钢坯抬起一定高度，前进一 段距离后停止，下降将钢坯放到固定梁上，步进梁继续下降脱离钢坯，到位后再后退回到下 一原位，然后重复上述动作，如此循环往复，使得钢坯步进式地前进，循环经过加热炉的各 段，最后把加热好的钢坯送到出钢端的出钢悬臂辊道上，然后由该组辊道将其运送出炉，经 过高压水除磷后传送到轧机进行轧制； 其中，预热段的长度较长，可以充分利用烟气来预热装炉钢坯，钢坯经过预热段后进入 加热段，加热段是加热炉中最重要的部分，钢坯在加热段被加热的程度决定了钢坯是否能 被烧透，是否能够在加热炉的出口实现钢坯温度理想分布，均热段主要是将钢坯均匀加热 到规定的出钢温度，若均热段温度过高，将出现钢体打滑现象，温度过低，则无法出钢，钢坯 在加热炉中的加热过程中，同高温炉气、炉墙之间进行热量的交换，从而达到升温的目的。
