轧钢加热炉的发展研究现状_毕业论文

毕业论文移动版

毕业论文 > 研究现状 >

轧钢加热炉的发展研究现状

现代轧钢加热炉是经历了几代更替而诞生的,这几次的改进都围绕着共同的目标——提高产品质量、力争节能环保、优化自动操作等。在加热炉的发展史上,首先是高温无缺陷连铸坯技术的研究取得突破性进展,由此而带动的连铸坯热态装炉获得广泛应用。在经过一系列的实际操作后,此种加热炉又在原有的基础上被不断地改良,最终实现了大幅度节能[8]。此后薄板坯连铸连轧工艺获得研发,各种新炉型也应运而生。到如今,国内外轧钢先进的加热炉主要以焦炉、高炉混合煤气,或天然气、重油为燃料,通过仪表检测和计算机统计各燃烧状况参数进而计算出空燃比以控制燃烧过程,从而使得加热炉中的燃烧状况一直处于较佳状态。86141

国外轧钢加热炉的应用在保证钢坯生产质量的同时,对钢坯的表面要求越来越严格。加热炉建造方面,炉衬偏向于使用轻质的材料,耐热和发热元件开始避免使用金属转而开始采用新开发的材料。对于加热炉的控制也力求使用计算机配合可编程序控制器完成整条产业线上的操作。论文网

国内轧钢加热炉的发展已经逐渐跟上了国际主流的发展水平,在炉型改造和自动化操作水平上也有了巨大进步。我国从很早就开始对轧钢加热炉进行研究,大约在八十年代我国就开始研究利用计算机控制加热炉的运行以逐渐取代人工操作,并且对连续加热炉的炉型改造也在不断的进行,调高燃烧效率与节能环保并行始终是研究的主要目标。从借鉴国外的成功经验,到自主研发相关软硬件,现如今,我国由计算机控制的连续式轧钢加热炉已经基本上属于钢铁企业的标准配置。但是在肯定我国冶金行业取得成就的同时也要认清我国与工业发达国家的差距所在。现实的情况就是在很多新项目的进行上,企业使用的大多数还是引进国外的设备与技术。这里面既有国内相关硬件比如检测仪表、计算机设备的发展达不到相关要求,也有控制理论的研究达不到预期目标的因素,国内研发所得的结果在新项目的实施上并没有真正的得到测试,而且完全国有化并且能够实现温度自动控制的轧钢加热炉在目前看来基本没有,都是或多或少的借鉴了国外的技术。所以我国对轧钢加热炉的研究还是要走一段很长的路。

国内外的轧钢加热炉大多采用传统控制方式,但是这些控制存在着明显的不足:

传统的控制方法首先需要建立加热炉的数学模型,主要方法有段法、流法、蒙特卡洛法和总括热吸收率法等,以端头供热、能量平衡等原则建立目标函数[9],但是这些方法考虑的因素都忽略的太多以至于理论与实际情况相差太大,在实际的应用中并不能实现很好的控制。传统的优化控制方法中有学者基于前馈-反馈原理采用炉温设定值动态补偿,考虑项有入炉温度、出炉温度、损耗、各加热段所需温度等[10],还有以面向生产目标的集成控制技术为基础建立了加热炉炉温控制回路的优化设定模型[11]。由于这些优化设定并不能够使得加热炉将工作情况及时反馈给系统以在线修改设定值,所以存在一定的盲目性与不可靠性。在传统的优化算法方面,有利用实时编码的GA对炉温进行优化,但是其搜索速度较慢,不利于加热炉的运行;有引入适应度值标定机制、移民机制、个体相似度判定机制等,但是其计算异常复杂;也有利用有限差分法进行加热炉模拟,但是其控制精度并不高。

到目前为止,由于上述控制缺陷,现行的轧钢加热炉大多还存在以下几个缺点:由于控制系统存在比较大的超调与较长的调节时间,炉子的加热温度过高,从而导致钢锭表面烧化、断面温度不均、氧化烧损量大;炉温过高致使加热炉寿命较短,筑炉的材料消耗也多等[12]。 (责任编辑:qin)