鞍钢线材厂加热炉工艺过程优化控制系统研制报告[精选].doc

鞍钢线材厂加热炉工艺过程优化 控制系统研制报告 鞍山市戴维冶金科技开发有限公司 2009-12 目录 1. 研制背景 3 2. 鞍钢线材厂加热炉系统 4 3. 研究工作内容 5 3.1系统设计原理 5 3.2系统的模型组成 6 3.3 专家系统知识库 20 3.3.1 制定待轧策略的原则 25 3.3.2待轧时加热炉炉温的设定策略 25 4. 轧机电流 30 5. 研究不同热工参数对氧化烧损、能源消耗的影响。 31 6. 使用效果评价 33 7. 经济效益 34  鞍钢线材厂加热炉工艺过程优化控制系统研制报告 研制背景 轧钢加热炉是一个典型的复杂工业过程控制系统，它几乎具备了复杂系统的所有特性，即建模困难、干扰严重，而且具有多变量、时变、非线性、耦合、大惯性兼滞后等特点。国际上对加热炉的优化控制开始于70年代，盛于80年代。国内从80年代开始对这方面进行研究。以前人们对加热炉优化控制研究主要集中在钢坯的升温过程的数学模型、炉温优化设定以及燃烧控制，近年来智能控制技术正逐步被应用到加热炉炉温控制中。由于加热炉内的钢坯温度很难在线测量，尤其是钢坯内部的温度无法直接测量，通常都是用计算机对钢坯在炉内的升温过程进行计算，过去这方面通常采用多元回归的方法。例如武汉钢铁公司引进的热连轧加热炉钢坯升温控制数学模型。多元回归模型的缺点是准确性不高，特别是生产条件与轧制节奏发生变化时。另外，有人应用分布参数理论建立了数学模型，并通过近似集中参数模型研究加热炉的静态、动态优化。但是这种方法的缺点是计算工作量很大，要实现计算机实时估计及控制，需要相当规模的控制计算机。 近几年，随着加热炉生产工艺的不断完善和优化，加热炉生产自动化控制水平也相应提高和不断深入。一般来说，自动化控制系统分为制造执行系统、过程控制系统和基础自动化系统三级。其中，过程控制级(也称为二级或U)主要完成物料跟踪、过程控制参数设定计算、质量数据收集与分析，以及操作指导等任务，包括加热炉过程控制计算机和轧线过程控制计算机两个系统。目前，面向节能降耗、提高轧制产品质量和产量设计的加热炉二级计算机控制系统已广泛地应用于现代钢铁企业的加热炉生产控制中。 目前，欧美一些国家、日本、俄罗斯等国己相继开发了具有钢坯位置跟踪、钢坯温度跟踪、装出炉自动化控制、终轧温度控制等功能的二级优化控制系统。一些带有整个生产线物料跟踪的高度自动化的加热炉自动控制系统的研究和实践也己逐渐深入和提高。在国内，多数工业炉窑计算机控制处于燃烧控制的第一层次.虽然数学模型的研究工作起步较早，但实现数学模型优化控制的工程实践尚且较少。 从2003年以来鞍钢线材厂加热炉管道、烧嘴进行了改造，燃料由原有的重油该为高、焦混合煤气，增加了自动化检测和调节装置实现了一级燃烧基础自动化控制，并在此基础上，于2004年新增了加热炉加热过程智能控制系统。近年来，为了提高产品的市场竞争力，鞍钢线材厂在增加产品品种的同时，对产品的质量和性能、节能减排都提出了较高的要求，拟定在原有的加热炉加热过程智能控制系统的基础上针对现有产品品种结构、节能减排指标提出进一步完善要求，并在此研究工作中积累新线加热炉设计、生产的一些改进经验。 鞍钢线材厂加热炉系统 线材厂梁底组合步进式加热炉的结构简图如图2.1所示。该加热炉沿着炉长方向分为预热段、下加热段、上加热段和均热段，其中预热段的长度比较长，主要是为了充分利用烟气的热量来预热钢坯，从而提高燃料的利用率。为了将钢坯加热到规定的目标温度，加热炉以高焦混合煤气做为燃料，通过下加热段、上加热段和均热段对钢坯进行加热。在进行炉温控制的时候，预热段内没有设置烧嘴不参与控制，下加热段、上加热段和均热段各段的均都设有烧嘴，加热炉分为5个控制区域进行控制，分别为 下加热段、上加热段、均左段、均中段、均右段。 钢坯的加热过程所述如下: 首先，推钢机将钢坯推入炉内，加热炉的步进梁伸到钢坯底部将钢坯托起、前进、下降，将钢坯放到固定梁上，步进梁接着下降脱离钢坯，然后退到下一块钢坯的底部，再依次重复上述的托起、前进、下降、脱离、后退等步骤，将下一块钢坯装入炉内，如此反复的运动，使得钢坯在炉内能够步进式地前进，从预热段经下加热段、上加热段和均热段的加热，最终送到出炉端，然后由出钢机将钢坯推入轧机进行轧制。 加热炉的热工制度主要包括温度制度、燃料燃烧制度和炉压制度等。为了保证燃烧的正常进行，加热炉采用了双交叉限幅燃烧控制系统与具备动态补偿功能的炉压控制系统，同时对煤气的、压力与空气的温度、压力以及热风放散温度分别进行控制。 在生产线上，加热炉应该在保证向轧机提供符合工艺要求的钢坯，同时尽可能地降低加热炉的