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专利号: 2022105248154
申请人: 燕山大学
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于加热炉双耦合目标加热曲线的炉温调控方法,其特征在于,包括如下步骤:分别建立炉温含热源二维方程和坯温不含热源三维方程;

对所述炉温含热源二维方程和坯温不含热源三维方程进行炉温和坯温互为边界条件的耦合计算,得到炉膛、坯料同步温度场模型;

基于所述炉膛、坯料同步温度场模型,将约束条件和边界条件添加至炉膛、坯料同步温度场模型进行计算,得到最佳的坯温、炉温双耦合标准加热曲线,所述坯温、炉温双耦合标准加热曲线可以根据炉温曲线调整实际坯温分布或根据坯温曲线实时调试炉温分布;

获取加热炉的每一种工况状态;

选取所述每一种工况状态中的一种工况;

基于勒让德多项式或高次多项式获取满足所述一种工况的目标曲线;

将所述目标曲线输入至炉膛、坯料同步温度场模型中,得到一种工况下的坯温、炉温双耦合标准加热曲线;

重复上述两项步骤,直至得出每一种工况状态的坯温、炉温双耦合标准加热曲线,将每一种工况状态中每一种坯温、炉温双耦合标准加热曲线作为标准加热曲线数据库;

获取当前工况,根据当前工况,从标准加热曲线数据库中选取相对应的当前工况坯温、炉温双耦合标准加热曲线;

将当前工况坯温、炉温双耦合标准加热曲线叠加误差补偿特征值,得到当前最优的目标加热炉曲线;

调控炉温,使当前加热炉的炉温、坯温双耦合加热曲线与最优目标加热曲线重合。

2.根据权利要求1所述的基于加热炉双耦合目标加热曲线的炉温调控方法,其特征在于:所述炉温含热源二维方程为所述坯温不含热源三维方程为

其中,ρs为坯料密度,cs为坯料比热,Ts为坯料温度,λs为导热系数,ξηλ分别为当前坯料相对坐标,ρf为炉膛气氛等效密度,cf炉膛气氛等效比热,Tf为炉膛气氛温度,λs为炉膛气氛等效导热系数,xyz分别为当前炉膛内部空间相对坐标,qi为第i个烧嘴的单位时间内的热值,t为当前换热时间。

3.根据权利要求1所述的基于加热炉双耦合目标加热曲线的炉温调控方法,其特征在于,对所述炉温含热源二维方程和坯温不含热源三维方程进行耦合计算包括如下步骤:对炉膛进行全局网格划分,建立热平衡方程的差分方程等式;

将烧嘴热值等比例分布在差分方程等式对应的网格节点上,进行含内热源的温度场计算;将板坯温度场分布作为边界条件,进行坯温、炉温的耦合计算;以炉顶、路侧热电偶的实际值作为验证条件,计算出当前炉温和坯温的预报值;

在既定炉温条件下,将当前炉况对应单根坯位置的温度分布作为单根坯的边界条件,得到单根坯的三维温度场;

对炉内的每根坯同步进行上一步,得到全局炉温分布及炉内所有坯料的三维温度场。

4.根据权利要求2所述的基于加热炉双耦合目标加热曲线的炉温调控方法,其特征在于,进行炉膛、坯料同步温度场模型计算时,坯温炉温的双目标的优化适应度为:其中,χ为带权因子, 为坯温目标函数, 为炉温目标函数。

5.根据权利要求1所述的基于加热炉双耦合目标加热曲线的炉温调控方法,其特征在于,所述最佳坯温、炉温双耦合的目标加热曲线在调控过程中,当以坯温作为主要调控目标时,设置坯温曲线的权重超过50%,同时以炉温作为辅助条件,实施自动化闭环控制;当以炉温作为主要调控目标时,设置炉温曲线为目标进行自动的调控跟踪,炉温作为辅助性限定条件。