[发明专利]一种步进式加热炉钢坯温度建模及在线校正方法

摘要

本发明提供了一种步进式加热炉钢坯温度建模及在线校正方法，首先，采用各炉区等效传热系数建立简化的步进式加热炉分炉区机理模型，在保证模型合理性的同时降低了模型参数在线优化的复杂度；然后，采集炉内钢坯表面红外测温值，并与模型温度计算值进行比较，对等效传热系数进行实时校正。校正过程从加热炉入口后第一个炉区开始，依次进行，直到出口处的最后一个炉区。与传统方法相比，本发明充分利用生产过程中的实时反馈信息对模型进行逐区校正，既独立考虑各个炉区的参数特性，又兼顾前一炉区对后一炉区的影响，减小模型与真实系统之间的误差，大幅提高模型的精度和适应性，实现钢坯在炉内加热过程的精确温度预测。

主权项

一种步进式加热炉钢坯温度建模及在线校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：针对步进式加热炉各个炉区运用热交换原理分别建立各炉区内钢坯温度机理模型，模型中引入等效传热系数描述钢坯表面的边界传热；S2：采集钢坯在炉内加热过程中的跟踪信息，所述跟踪信息包括：1)已出炉钢坯的入炉温度；2)已出炉钢坯在各炉区内各采样时刻的时间信息、位置信息及炉温信息，其中所述炉温信息通过设于各炉区内的温度传感器探测得到；3)已出炉钢坯经过设于各炉区的红外探测点的时间信息，以及红外探测点所测得的钢坯表面温度值；S3：对各炉区内钢坯温度模型进行在线校正，从钢坯入炉后的第一个炉区开始，采用优化算法，根据所述跟踪信息中的一项或多项依次校正钢坯温度模型中的等效传热系数，直到钢坯出炉的最后一个炉区；所述优化算法为灵敏度法或网格计算法；为表示方便，假设加热炉共有n个炉区，以下采用i表示当前校正计算炉区，所述校正过程具体为：S301：设定入口后第1个炉区作为当前校正计算炉区，此时i＝1，则在该炉区内钢坯所有离散点的初始温度都设置为其入炉温度，并导入此时钢坯的跟踪信息；S302：对当前校正计算炉区的钢坯温度模型进行校正，校正的目标为寻找该炉区最优的等效传热系数Keq，使得m块经过该炉区红外测点的钢坯的平均的预测温差达到最小；其中，所述预测温差为钢坯在当前校正计算炉区的红外测温点的上表面温度的实际测量值与温度模型计算得到的该位置上表面温度预测值之差；S303：根据当前校正计算炉区钢坯的初始温度分布X0,all及各采样时刻的炉温输入和步骤S302校正后的等效传热系数Keq计算各钢坯在当前校正计算炉区出口处的温度分布值；其中，X0,all及各采样时刻的炉温输入在该炉区信息初始化的过程中给定；S304：将第i+1个炉区作为当前校正计算炉区并进行校正，具体为：各钢坯的初始温度分布为S303中计算得到第i个炉区出口处的温度分布值，并导入钢坯在第i+1个炉区内各采样时刻的时间信息、钢坯位置跟踪信息及该时刻第i+1个炉区的炉温信息；钢坯经过第i+1个炉区红外探测点的时间信息，以及红外探测点温度测量值，并按步骤S302进行继续校正，直至校正完n个炉区。