[发明专利]用于控制连续退火线中的钢板的温度图形的系统及方法

说明书

本发明涉及用于控制连续退火炉中的钢板的温度的系统。用于控制钢板的温度的系统包括：钢板温度输入部(14)，用于输入目标钢板(7)温度值；行为预测模型部(10)，用于实时地预测并计算与所输入的目标钢板温度值相匹配的目标炉温；高带宽内环控制模块(18)，用于通过接收炉温的预测值来控制退火炉(16)的内部温度，以执行钢板(7)温度的一次调节；以及低带宽外环控制模块(20)，用于通过控制相对于目标钢板温度产生的稳态误差，来执行钢板(7)温度的二次调节。

技术领域

本发明涉及用于控制连续退火线中的钢板的温度图形的系统及方法，更详细地，涉及以下技术，也即通过目标钢板温度输入值和目标炉温输入值等两个输入值构成多变量控制系统，先将预测的炉温施加到快速响应的炉温控制环路，使得炉温快速改变，一旦钢板温度达到接近目标钢板温度，就通过慢速响应的钢板温度控制环路来控制此时产生的针对钢板温度的稳态误差。

背景技术

通常，连续退火炉是这样的一种装置，也即在连续退火炉中执行热处理工序，以根据预设温度方案来升高或降低室温或低温金属带的温度，以获得所需的材料特性。

这种连续退火炉主要分为加热段和冷却段，加热段分为预热段(Pre HeatingSection)、加热段(Heating Section)和均热段(Soaking Section)，冷却段分为缓冷段(Slow Cooling Section)、快冷段(Rapid Cooling Section)、过时效段(OAS)和终冷段(Final Cooling Section)。

如上所述的包括多个段的连续退火炉中，在低温金属带进入到退火炉内而进行移送过程中，通过炉内设置的加热装置使其逐渐升温。

在根据预设温度方案对金属带进行升温的情况下，随着金属带的大小或产量的增加，金属带在炉内的移送速度会变快，决定了满足这种工序的连续退火炉的长度。

对于目前的连续退火设备，考虑到连续退火炉的特性，会安装加热装置以快速响应钢板的温度变化，然而加热装置的特性和容量会不可避免地受到加热装置的限制。因此，从装置的角度来看，难以快速改变钢板的温度，并且从控制的角度来看，温度控制响应尤为缓慢。

另外，在控制系统设计方面，原理上被设定成追踪钢板温度的炉温(退火炉温度)控制器和钢板温度控制器的响应也尤为缓慢。

由此，在操作条件发生变化的情况下，由于钢板温度控制器的响应尤为缓慢，因此达到目标钢板温度所需的时间较长。

作为这种现有的钢板温度控制系统的一个例子，如图1所示，包括钢板温度控制环路和炉温控制环路，它是一种单输入单输出控制方式，也即施加目标钢板温度，然后反馈钢板温度测量装置的测量值并对其进行控制。

如图2所示，其示例性地示出了根据现有钢板温度控制方法的针对钢板温度和炉温的控制动态和响应。

由于退火炉的加热装置的特性和热容量受到限制，因此在热惯性大的退火炉中无法大幅度地设计温度控制响应，使得钢板的实际温度尤为缓慢地追踪钢板的目标温度。

当钢板的目标温度在操作过程中的某一时刻发生变化时，实际钢板温度会尤为缓慢地发生变化，使得钢板温度控制器的输出值也尤为小且缓慢地发生变化。此时，钢板温度控制器的输出值成为炉温控制器的输入值。根据如上所述的缓慢变化的炉温控制器输入值，执行负责炉温控制的内部环路，并且实际炉温跟随炉温输入值。由于钢板温度受炉温影响，因此钢板的温度变化也尤为缓慢。

在上述方法中，由于是根据响应速度尤为缓慢的钢板温度控制环路的响应来对钢板温度进行反馈控制，因此钢板温度追踪速度尤为缓慢，由此存在着过度生成与目标钢板温度不匹配的不良产品长度的问题。