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专利号: 2016106490145
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 铁的冶金
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种冷轧热镀锌退火炉板温协调控制系统,其特征在于,包括退火炉和温度检测模块,所述退火炉包括无氧化加热炉NOF段和辐射管加热炉RTF段,所述NOF段和RTF段均分为多个区,所述温度检测模块用于分别检测NOF段炉温TF_N、NOF段出口处钢板实际温度Treal_N和RTF段炉温TF_R、RTF段出口处钢板实际温度Treal_R,其特征在于:还包括温度优化及时间设定模块、温差检测模块、NOF段控制模块和RTF段控制模块;

所述温度优化及时间设定模块用于计算NOF段出口板温设定值Tset_N和RTF段出口板温设定值Tset_R;

所述温差检测模块用于计算NOF段出口处板温偏差e_N和RTF段出口处板温偏差e_R;

所述NOF段控制模块用于计算NOF段中每个区的燃料量Gas_N_T_i(i=1,2,3,…n),并控制相应燃料量通入NOF段中对应的每个区中;

所述RTF段控制模块用于计算RTF段中每个区的燃料量Gas_R_T_i(i=1,2,3,…m),并控制相应燃料量通入RTF段中对应的每个区中。

2.根据权利要求1所述一种冷轧热镀锌退火炉板温协调控制系统,其特征在于:所述温度优化及时间设定模块包括RTF段温度预测单元、RTF段板温设定单元、第一温度及时间设定单元和第二温度及时间设定单元;

所述RTF段温度预测单元用于根据钢板属性参数、板速v和RTF段炉温TF_R计算RTF段出口板温变化量预测值ΔpT_R;

所述RTF段板温设定单元用于根据钢板属性参数计算钢板的RTF段板温设定值pT_R;

所述第一温度及时间设定单元用于根据RTF段出口板温变化量预测值ΔpT_R、钢板的板温设定值pT_R和RTF段出口板温的偏差e_R计算NOF段出口板温的设定值Tset_N及加热触发时间;

所述第二温度及时间设定单元用于根据钢板的板温设定值pT_R计算钢板RTF段出口板温的设定值Tset_R以及加热触发时间;

其中,所述钢板属性参数包括板宽、板厚和板型。

3.根据权利要求1所述一种冷轧热镀锌退火炉板温协调控制系统,其特征在于:所述NOF段控制模块包括前馈控制单元、第一智能补偿控制单元、第一智能温度控制单元和第一燃料量分配控制单元;

所述前馈控制单元用于计算在钢板规格切换时补偿由于钢板属性参数变化所需燃料量的变化量ΔGas_N_T_2;

所述第一智能补偿控制单元用于根据NOF段出口钢板实际板温Treal_N、NOF段炉温TF_N和钢板属性参数计算补偿因钢板板速v变化所需燃料量的变化量ΔGas_N_T_3;

所述第一智能温度控制单元用于计算补偿由于NOF段出口处板温偏差e_N所需燃料量的变化量ΔGas_N_T_1;

所述第一燃料量分配控制单元分别根据补偿由于钢板属性参数变化、板速v变化和NOF段出口处板温偏差e_N所需的燃料量的变化量ΔGas_N_T_2、ΔGas_N_T_3和ΔGas_N_T_1计算NOF段各个区的燃料量Gas_N_T_i(i=1,2,3…n),并控制相应燃料量通入NOF段中对应的每个区中;

其中,所述钢板属性参数包括板宽、板厚和板型。

4.根据权利要求1所述一种冷轧热镀锌退火炉板温协调控制系统,其特征在于:所述RTF段控制模块包括第二智能温度控制单元、温度变化检测单元、第二智能补偿控制单元和第二燃料量分配控制单元;

所述第二智能温度控制单元用于根据RTF段出口板温偏差e_R计算由其引起的燃料量的变化量ΔGas_R_T_1;

所述温度变化检测单元根据RTF段炉温TF_R、板速v和钢板属性参数计算在当前工况下RTF段板温变化量ΔT_R;

所述第二智能补偿控制单元用于根据RTF段板温变化量ΔT_R、NOF段出口的实际板温Treal_N和RTF段出口板温设定值Tset_R计算用于补偿RTF段入口板温偏差引起的燃料量变化量ΔGas_R_T_2;

所述第二燃料量分配控制单元用于根据补偿RTF段出口板温偏差e_R所需燃料量的变化量ΔGas_R_T_1和补偿RTF段入口板温偏差所述燃料量变化量ΔGas_R_T_2计算RTF段各个区的燃料量Gas_R_T_i(i=1,2,3…m),并控制相应燃料量通入RTF段中对应的每个区中;

其中,所述钢板属性参数包括钢板的板宽、板厚和板型。

5.一种冷轧热镀锌退火炉板温协调控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:初始化钢板属性参数和板速v,并获取RTF段炉温TF_R、NOF段出口钢板实际温度Treal_N和RTF段出口处钢板实际温度Treal_R;

步骤2:根据钢板属性参数、板速v和RTF段炉温TF_R计算NOF段出口板温设定值Tset_N和RTF段出口板温设定值Tset_R;

步骤3:根据NOF段出口处钢板实际温度Treal_N和NOF段出口板温设定值Tset_N计算NOF段出口处板温偏差e_N,以及根据RTF段出口处钢板实际温度Treal_R和RTF段出口板温设定值Tset_R计算RTF段出口处板温偏差e_R;

步骤4:根据步骤1-3中计算的参数分别计算NOF段中每个区的燃料量Gas_N_T_i(i=1,

2,3,…n)和RTF段中每个区的燃料量Gas_R_T_i(i=1,2,3,…m),并分别控制相应燃料量通入NOF段和RTF段内对应的每个区中;

其中,所述钢板属性参数包括钢板的板宽、板厚和板型。

6.根据权利要求5所述一种冷轧热镀锌退火炉板温协调控制方法,其特征在于,所述步骤2包括:步骤21:根据钢板属性参数计算RTF段板温设定值pT_R;

步骤22:根据钢板属性参数、板速v和RTF段炉温TF_R计算RTF段出口板温变化量预测值ΔpT_R;

步骤23:根据RTF段出口板温变化量预测值ΔpT_R、钢板的板温设定值pT_R和RTF段出口板温的偏差e_R计算NOF段出口板温的设定值Tset_N及加热触发时间;

步骤24:根据钢板的板温设定值pT_R计算钢板RTF段出口板温的设定值Tset_R以及加热触发时间。

7.根据权利要求5所述一种冷轧热镀锌退火炉板温协调控制方法,其特征在于,所述步骤4中包括如下步骤:步骤41a:根据NOF段出口处板温偏差e_N计算补偿由于NOF段出口处板温偏差e_N所需燃料量的变化量ΔGas_N_T_1;

步骤42a:计算在钢板规格切换时补偿由于钢板属性参数变化所需燃料量的变化量ΔGas_N_T_2;

步骤43a:根据NOF段出口钢板实际板温Treal_N、NOF段炉温TF_N和钢板属性参数计算补偿因钢板板速v变化所需燃料量的变化量ΔGas_N_T_3;

步骤44a:根据补偿由于NOF段出口处板温偏差e_N、钢板属性参数变化和板速v变化所需的燃料量的变化量ΔGas_N_T_1、ΔGas_N_T_2和ΔGas_N_T_3计算NOF段各个区的燃料量Gas_N_T_i(i=1,2,3…n),并控制相应燃料量通入NOF段中对应的每个区中。

8.根据权利要求7所述一种冷轧热镀锌退火炉板温协调控制方法,其特征在于,所述步骤41a中,采用增量式PID的方法进行计算补偿由于NOF段出口处板温偏差e_N所需燃料量的变化量ΔGas_N_T_1,公式如下:ΔGas_N_T_1=ANe_Nk-BNe_Nk-1+CNe_Nk-2       (1)其中, Kp_N为NOF段比例

增益,TN为NOF段出口处板温偏差值的采样周期,TNi为积分时间,TNd为微分时间,e_Nk,e_Nk-1,e_Nk-2分别为前后三次测量NOF段出口处板温偏差值;

所述步骤42a中,在钢板规格切换时补偿由于钢板属性参数变化所需燃料量的变化量ΔGas_N_T_2包括钢板规格进行切换时需要使钢板温度保持原来的温度不变所需的燃料变化量ΔGas_1和需要补偿前后钢板的NOF段出口板温设定值之差所需的燃料变化量ΔGas_

2,即ΔGas_N_2=ΔGas_1+ΔGas_2,具体如下:ΔGas_1=k1Δs                   (2)Δs=ph*pw-h*w                     (3)其中,ph为下一卷钢板的厚度,pw为下一卷钢板的宽度,h为当前钢板的厚度,w为当前钢板的宽度,Δs为钢板横截面积的变化量,k1的值与钢板的板速v有关,近似理解为线性关系,则有:k1=(a1v+b1)                  (4)其中,a1为比例系数,b1为常数,v为钢板的板速;通过对实验数据进行曲线拟合及验证可得:a1=0.0278,b1=-1.236;

式中,ΔTset-N表示前后钢板的NOF段出口板温设定值之差,k2为比例系数,且其值的大小与体积流量有关,具体为:k2=a2whv+b2                   (6)其中,w为钢板的宽度,h为钢板的厚度,v为钢板的板速,三者的乘积即为体积流量;

同理,对实验数据进行曲线拟合及验证可得k2与体积流量的关系如下:

于是,在钢板规格切换时补偿由于钢板属性参数变化所需燃料量的变化量ΔGas_N_T_

2的表达式为:

所述步骤43a中,计算补偿因钢板板速v变化所需燃料量的变化量ΔGas_N_T_3,公式如下:ΔGas_N_T_3=k3Δv                (9)其中,Δv表示钢板板速的变化量,k3为比例常数,其表达式为:k3=a3s+b3                     (10)其中,s为钢板的截面积,通过对实验数据进行曲线拟合及验证可得:a3=0.02968,b3=

3.447。

9.根据权利要求7所述一种冷轧热镀锌退火炉板温协调控制方法,其特征在于,所述步骤4中还包括如下步骤:步骤41b:根据RTF段出口板温偏差e_R计算由其引起的燃料量的变化量ΔGas_R_T_1;

步骤42b:根据RTF段炉温TF_R、板速v和钢板属性参数计算在当前工况下RTF段板温变化量ΔT_R;

步骤43b:根据RTF段板温变化量ΔT_R、NOF段出口实际板温Treal_N和RTF段出口板温设定值Tset_R计算用于补偿RTF段入口板温偏差引起的燃料量变化量ΔGas_R_T_2;

步骤44b:根据补偿RTF段出口板温偏差e_R所需燃料量的变化量ΔGas_R_T_1和补偿RTF段入口板温偏差所述燃料量变化量ΔGas_R_T_2计算RTF段各个区的燃料量Gas_R_T_i(i=1,2,3…m),并控制相应燃料量通入RTF段中对应的每个区中。

10.根据权利要求9所述一种冷轧热镀锌退火炉板温协调控制方法,其特征在于,所述步骤41b中,采用增量式PID的方法计算补偿RTF段出口板温偏差e_R所需燃料的变化量ΔGas_R_T_1公式为:ΔGas_R_T_1=ARe_Rk-BRe_Rk-1+CNe_Rk-2        (11)其中, Kp_R为RTF段比例

增益,TR为RTF段出口处板温偏差值的采样周期,TRi为积分时间,TRd为微分时间,e_Rk,e_Rk-1,e_Rk-2为前后三次测量RTF端出口处的偏差值;

所述步骤42b中,计算在当前工况下补偿RTF段板温变化量ΔT_R所需燃料的变化量ΔT_R的公式为:ΔT_R=k4TF_R                       (12)式中,TF_R表示RTF段的炉温,k4为比例系数,其表达式为:k4=a4whv+b4                     (13)式中,w、h、v分别表示当前钢板的宽度、厚度和板速,三者的乘积即为体积流量,将体积流量看作是一个变量进行分析,取实验数据进行曲线拟合及验证,得到不同型号钢种的k4值与体积流量的值:

所述步骤43b中,计算用于补偿RTF段入口板温偏差引起的燃料量变化量ΔGas_R_T_2的公式为:

式中,Δs表示钢板截面积的变化量,如式(3),ΔR_Ts表示RTF段目标板温的变化量,对RTF段的实验数据进行曲线拟合以及验证,计算用于补偿RTF段入口板温偏差引起的燃料量变化量ΔGas_R_T_2的公式转化为: