Способ управления нагревом заготовок в многозонной нагревательной печи

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено11.11.80 (21) 3002433/22-02 (S1)M.Кд З

С 21 D 11/00

G 05 Q 23/00 с присоединением заявки HP(23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.10.82.Бюллетень Йо37

Дата опубликования описания 03. 02. 83

f $3) УДК 621.78.5 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

М.Л.Климовицкий и С.IO.Ефроймович

Би .";. "„ ;"-:;.:.-;

Всесоюзный научно-исследовательский институтважаь „ щзации черной металлургии (71) Заявитель 54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ ЗАГОТОВОК В МНОГОЗОННОЙ

НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам термической обработки черных и цветных металлов и сплавов, и может быть использовано при проведении процессов нагрева металла в нагревательных печах.

В общем случае при нагреве заготовок в многозонной нагревательной печи температура греющей среды распределена вдбль каждой зоны неравномерно, причем на кривой распределения температурь1 греющей среды имеются экстремальные точки (максимумы и минимумы ), что, помимо других факторов, влияет на интенсивность нагрева заготовок в печи.

Известен способ управления нагре вом заготовок в многозонной нагревательной печи, заключающийся в том, что измеряют температуру заготовок в томильной и верхних сварочных зонах печи, толщину и ширину заготовок и поддерживают температуру в томильной, верхних сварочных и нижних сварочных зонах в зависимости от изменений толщины, ширины заго- . товок, скорости прохождения эаготовок через печь, марки нагреваемого металла и разности между заданной температурой выдачи заготовок и измеренным значением температуры поверхности заготовок в соответствую- щей зоне Ы .

Недостатками известного способа являются низкая точность нагрева заготовок и возможные простои стана иэ-эа остановок печи на подогрев, обусловленные, во-первых, тем, что связь между измеренной температурой поверхности заготовок и заданной температурой греющей среды устанавливается неизменной по времени, а, вовторых, не учитывается характер распределения температуры греющей среды по длине зоны.

Наиболее близким к изобретению по технической суа.ности и достигаемому результату является способ уп-, равления нагревом заготовок в многозонной нагревательной печи, включающий измерение температуры греющей среды по длине печи, слежение за положением заготовок в печи, измерение 5 температур поверхности заготовок на входе и выходе иэ зоны, расчет нагрева заготовок в зонах на основе моделирования внешнего и внутреннего теплообмена в ряде сечений по длине

ЗО.печи, задание траекторий нагрева и

964015 выдачу заданий температур греющей среды в зонах регулирования,причем задаваемые температуры в зонах регулирования устанавливают пропорционально разности температур между ,рассчитанной по модели, измеренной 5 и заданной траекториями нагрева 523

Недостатком известного способа являются перегрев и оплавление ме, талла при нагреве с высокими температурами греющей среды, вызванными 1О неточным моделированием нагрева и отсутствием коррекции нагрева в сечениях с максимальными температурами греющей среды, и останов печи на подогрев при неточном моделировании и отсутствии коррекции нагрева в сеМе ниях с минимальными температурами греющей среды.

Целью изобретения является улучшение качества нагревания заготовок и увеличение производительности печи.

Цель достигается тем, что по способу управления нагревом заготовок в многозонной нагревательной печи, включающему измерение температуры греющей среды по длине печи, слежение за положением заготовок в печи, измерение температур поверхности заготовок в ряде фиксированных сечений по длине печи и управление расходом топлива в каждой зоне с учетом мо- ЗО делей. внешнего и внутреннего теплообмена в ряде сечений по длине печи, измеренных температур и заданных траекторий нагрева, определяют координаты сечений с экстремальными знаЯ чениями температуры греющей среды измеряют температуру поверхности заготовок в этих сечениях по длине печи и последовательно по их координатам вычитают из рассчитанной по модели для этой координаты температуры поверхности измеренную температуру поверхности, и при положительной разности увеличивают, а при отрицательном уменьшают расход топлива в зоне, в которой находится рассматриваемая координата, на величину, обратно| пропорциональную расстоянию от рассматриваемой координаты до выхода из зоны.

На чертеже представлена принципиальная схема системы для осуществления предлагаемого способа.

Система содержит проходную печь 1, включающую методическую зону 2, первую сварочную зону 3, вторую сварочную зону 4, томильную зону 5, заготовки 6, датчик 7 загрузки заготовки, блок 8 ввода исходной информации, блок 9 слежения. Информация о новой сажаемой в печь заготовке по сигналу 60 с датчика 7 загрузки поступает из блока 8 ввода исходной информации в блок 9 слежения. Система содержит также датчики 10 температуры греющей среды, датчики 11 температурЫ поверх- 65 ности нагреваемых заготовок, блок 12 определения координат экстремальных температур греющей среды; соединенный с выходами датчиков 10, блок 13 моделирования внешнего теплообмена, подсоединенный к датчикам 10 и блоку

9.системы слежения, блок 14 коррекции, коэффициента теплопередачи модели внешнего теплообмена, подсоединенный к выходу блока 13 моделирования внешнего теплообмена, блока 12 определения координат .экстремальных температур греющей среды, блока 13 моделирования внешнего теплообмена, и датчиками 11, блок 15 моделирования внутреннего теплообмена, соединенный с выходом блока 9 слежения и блока 13 моделирования внешнего теплообмена, блок 16 задания траекторий нагрева, связанный с блоком 8 ввода исходной информации, блок 17 задания температур в зонах регулирования, подсоединенный к выходу блока 16 заданных траекторий нагрева и блока 13 моделирования внешнего теплообмена и блока 15 моделирования внутреннего теплообмена, блок 18 коррекции заданий температур в зонах регулирования, подсоединенный к выходам блока 13 моделирования внешнего теплообмена, и блока 14 коррекции коэффициента теплопередачи модели внешнего теплообмена, блок 19 регулятор температур греющей среды, связанной с выходом блока 18 коррекции температур греющей среды и блока 17 заданий температур греющей среды и датчиками 10.

Датчик 7 загрузки представляет со. бой фотодатчик, выдающий сигнал при посаде очередной заготовки в печь.

Система работает следующим образом.

Нагреваемые в печи 1 заготовки б последовательно проходят методическую зону 2, сварочные зоны 3, 4 и томинальную зону 5, нагреваясь при этом. Загрузка новых заготовок фиксируется датчиком, 7 загрузки, и при этом с блока 8 ввода исходной информации в систему слежения поступает информация о посаженной заготовке, температура греющей среды измеряется датчиком 10, сигналы от которых поступают в блоки 12, 13 и 19.

В блоке 12 по этим сигналам определяются координаты сечений, имеющих экстремальные температуры греющей среды. В блоке .13 по данным теплофизических парамеТров заготовок блока 9 слежения и сигналом блока 12 моделируется внешний теплообмен. В блоке 19 регулятора температуры греющей среды сравниваются заданные температуры с блока 17 заданий температуры греющей среды и блока 18 коррекции температуры греющей средыдизмеренной датчиками 10,и в случае рас;

964015 согласования изменяется подача топлива. Для определенных в блоке 12 определения координат экстремальных сечений координат экстремальных сечений координат измеряются температуры поверхности датчиками 11 темпе-. ратуры поверхности и в блоке 14 коррекции коэффициента теплопередачи модели внешнего теплообмена опреде-, ляют новое значение коэффициента, сравнивая измеренную температуру с расчетной..

В блоках 13 и 15 моделируется нагрев заготовок и расчетные траектории нагрева в блоке 17 заданий температуры греющей среды по сигналу рассогласований измеренной и расчетной температур поверхности с блока

14 коррекции коэффициента теплопередачи модели внешнего теплообмена теплопроводности изменяется задание регулятору температуры греющей среды °

Преимушества предлагаемого способа заключаются в следующем.

В общем случае внешняя теплопередача имеет случайный характер, в то время как внутренняя теплопередача в заготовке имеет детермированный характер. При этом критическими являются сечения с экстремальными температурами греющей среды, так как неточное моделирование и управление приводит как к перегреву и оплавлению заготовки, так и к недогреву, останову печи на подогрев, снижению производительности. В этом случае оценка качества по нагреву в фиксированных сечениях приводит к значительным запаздываниям и не позволяет оперативно управлять нагревом каждой заготовки и корректировать модель внешнего теплообмена, так как координаты сечений с экстремальными температурами непрерывно изменяются в процессе нагрева.

Предлагаемый способ исключает эти недостатки, так как позволяет корректировать модель внешнего теплообмена и нагрев заготовок при изменении условий-тепловой работы нагревательной печи в сечениях с экстремальными температурами .

Предлагаемый способ за счет более. точного нагрева позволяет снизить окалинообразование не менее чем на

2% и повысить производительность не менее чем на 3%. При этом ожидаемый экономический эффект от внедрения на одной печи составит не менее 359 тыс. руб ° в год.

Формула изобретения

10 Способ управления нагревом заготовок в многозонной нагревательной печи, включающий измерение температуры греющей среды по длине печи, I слежение за положением заготовок в

15 печи, измерение температур поверхности заготовок в ряде фиксированных сечений по длине печи и управление расходом топлива в каждой зоне с учетом моделей внешнего и внутреннего теплообмена в ряде .сечений по длине печи, измеренных температур и заданных траекторий по длине печи, измеренных температур и заданных траекторий нагрева, о т л и ч а ю щ и и 5 с я тем, что, с целью улучшения качества нагревания заготовок и повышения производительности печи, определяют координаты сечений с экстремальными значениями температуры греющей среды, измеряют температуры поверхности заготовок в этих сечениях по длине печи и последовательно по их координатам вычитают из рассчитанной по модели для этой координаты температуры поверхности измеренную

З5 температуру поверхности, и при положительной разности увеличивают, а при отрицательной уменьшают расход топлива.в зоне, в которой находится рассматриваемая координата, на ве4О личину, обратно пропорциональную расстоянию от рассматриваемой координа.ты до выхода из зоны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

45 1. Авторское свидетельство СССР

Р 441298, кл. С 21 D 1/34, 605 В 1/00, 1972.

2. Челюсткин A.Á. Автоматизация процессов прокатного производстgp sa. М., "Металлургия", 1971, с. 192195.

964015 Составитель В.Островский

Редактор О.Юркова ТехредТ.Фанта Корректор Е. Рошко

Заказ 266/3 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Мс..ква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4