基于环境温度补偿的共模消差加热炉钢温状态跟踪方法与流程

本发明属于钢温控制，具体为一种基于环境温度补偿的共模消差加热炉钢温状态跟踪方法。

背景技术：

1、钢坯实时温度场可能出现的计算偏差主要由钢坯的环境温度引发。而受到工艺条件的限制，钢坯的环境温度无法直接检测，需要通过钢坯所在位置附近的热电偶值结合钢坯当前位置计算得到。由于上部热电偶固定位置，通常安装在炉顶，距离钢坯有一定的距离，通过实测钢坯环境温度，即做“黑匣子”测试发现，通过热电偶检测值使用传统的插值法计算钢坯环境温度通常与“黑匣子”测试所得的实际钢坯环境温度存在一定的偏差，尤其是在低温区，其偏差甚至超过100c。

2、由于钢坯温度计算是与时间相关的累加增量值，随着时间增长，由环境温度偏差所带来的钢温偏差会不断增大，尤其是在生产节奏波动较大时，有些钢坯在炉内低温区长时间驻留，导致温度场计算模型的计算温度偏差非常大，致使钢坯温度跟踪失效。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于环境温度补偿的共模消差加热炉钢温状态跟踪方法，能够通过环境温度补偿减少钢坯温度计算过程中出现的温度偏差，并减少钢坯温度计算偏差对钢坯升温过程控制目标的影响，提高钢坯温度跟踪的准确性。

2、本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种基于环境温度补偿的共模消差加热炉钢温状态跟踪方法，步骤包括：

4、基于钢坯位置确定钢坯环境温度偏差补偿值；

5、基于环境温度偏差补偿值计算修改钢坯实时温度场计算模型中的钢坯环境温度值；

6、利用当前使用的加热制度和相同的温度场计算模型来分别计算各位置钢坯的目标钢温及计算钢温，进而得到并追踪目标钢温与计算钢温之差，即目标温差。

7、进一步的，所述的基于钢坯位置确定钢坯环境温度偏差补偿值，具体为：在钢坯升温过程控制系统的跟踪系统建立以后，做一次钢坯温度实测操作来获得基于时间的钢坯环境温度te-m(t)，即t时刻的检测环境温度，同时使用传统的插值法计算并保存被测试钢坯的环境温度te-a(p)，即钢坯在位置p上的计算环境温度；将实测所得到的基于时间的钢坯环境温度te-m(t)转化为基于钢坯位置的环境温度te-m(p)，即钢坯在位置p上的检测环境温度，将te-m(p)与te-a(p)做差值处理，确定炉内钢坯各个位置点的环境温度偏差补偿值δte-m(p)。

8、进一步的，所述的将实测所得到的基于时间的钢坯环境温度te-m(t)转化为基于钢坯位置的环境温度te-m(p)，具体为：在设定钢坯加热过程中位置移动为匀速运动的前提下，根据加热炉长度计算出每个采样点所处的炉内位置，表达式如下所示：

9、te-m(t)→te-m(p)|p＝t×v

10、v＝lfurnice÷tinside

11、其中：lfurnice表示加热炉长度；tinside表示钢坯检测过程在炉内驻留时间；v表示钢坯炉内运行速度，设定为匀速运行；t表示检测过程采样时刻；p表示钢坯炉内位置；te-m(p)表示钢坯在位置p上的检测环境温度；te-m(t)表示t时刻的检测环境温度。

12、进一步的，所述的基于环境温度偏差补偿值计算修改钢坯实时温度场计算模型中的钢坯环境温度值，具体为：在确定了炉内钢坯各个位置点的环境温度偏差补偿值δte-m(p)后，将其作为加热规则的一部分保存在规则库中，在每次计算钢坯温度时，直接基于钢坯当前位置提取环境温度偏差补偿值δte-m(p)，用以修改计算钢坯环境温度值，进而确定钢坯的当前环境温度te(p)，其表达式如下所示：

13、te(p)＝te-a(p)+δte-m(p)。

14、进一步的，所述钢坯实时温度场计算模型表达如下：

15、t(t)＝m(t(t-δt)，te(t))

16、其中：t(t)表示当前时刻钢坯内各点的当前温度矩阵；m()表示温度场模型；t(t-δt)表示δt时刻前的钢坯温度场，δt是计算周期间隔；te(t)表示当前时刻钢坯周边的环境温度。

17、进一步的，目标温差的具体得到方法为：首先利用温度场计算模型和当前使用的加热制度，计算出某钢种的某种规格钢坯在炉内不同位置上的目标温度，即目标钢温，并作为加热规则保存在规则库中；再使用相同的温度场计算模型计算炉内某一位置p上钢坯的温度，即计算钢温，然后根据钢坯位置p从规则库中找到相同钢种和规格钢坯的目标钢温，计算目标钢温和计算钢温之差，即得到目标温差，计算公式如下所示：

18、eslab(p)＝tslab(p)-taim(p)

19、其中：eslab(p)表示位置p上钢坯的目标温差；tslab(p)表示位置p上钢坯的计算钢温；taim(p)表示位置p上钢坯的目标钢温。

20、本发明的有益效果包括：

21、(1)本发明在确定了炉内各个位置点的环境温度偏差补偿值后，将其作为加热规则的一部分保存在规则库中，在每次计算钢坯温度时，将直接基于钢坯当前位置提取补偿值，用于修改计算钢坯实时温度场计算模型中的环境温度，从而确定钢坯的当前环境温度。即本发明将钢坯温度跟踪转化为钢坯温度偏差跟踪，过程控制系统将根据钢温偏差跟踪结果判断当前钢坯温度是否满足要求，能够通过环境温度补偿减少钢坯温度计算过程中出现的温度偏差；

22、(2)本发明由于使用相同的温度场计算模型计算钢坯目标温差，模型本身的精度偏差对控制目标的影响进一步降低，减少钢坯温度计算偏差对钢坯升温过程控制目标的影响，从而提升了钢坯温度状态跟踪的准确性。

技术特征：

1.一种基于环境温度补偿的共模消差加热炉钢温状态跟踪方法，其特征步骤包括：

2.根据权利要求1所述的基于环境温度补偿的共模消差加热炉钢温状态跟踪方法，其特征在于，所述的基于钢坯位置确定钢坯环境温度偏差补偿值，具体为：在钢坯升温过程控制系统的跟踪系统建立以后，做一次钢坯温度实测操作来获得基于时间的钢坯环境温度te-m(t)，即t时刻的检测环境温度，同时使用传统的插值法计算并保存被测试钢坯的环境温度te-a(p)，即钢坯在位置p上的计算环境温度；将实测所得到的基于时间的钢坯环境温度te-m(t)转化为基于钢坯位置的环境温度te-m(p)，即钢坯在位置p上的检测环境温度，将te-m(p)与te-a(p)做差值处理，确定炉内钢坯各个位置点的环境温度偏差补偿值δte-m(p)。

3.根据权利要求2所述的基于环境温度补偿的共模消差加热炉钢温状态跟踪方法，其特征在于，所述的将实测所得到的基于时间的钢坯环境温度te-m(t)转化为基于钢坯位置的环境温度te-m(p)，具体为：在设定钢坯加热过程中位置移动为匀速运动的前提下，根据加热炉长度计算出每个采样点所处的炉内位置，表达式如下所示：

4.根据权利要求2或3所述的基于环境温度补偿的共模消差加热炉钢温状态跟踪方法，其特征在于，所述的基于环境温度偏差补偿值计算修改钢坯实时温度场计算模型中的钢坯环境温度值，具体为：在确定了炉内钢坯各个位置点的环境温度偏差补偿值δte-m(p)后，将其作为加热规则的一部分保存在规则库中，在每次计算钢坯温度时，直接基于钢坯当前位置提取环境温度偏差补偿值δte-m(p)，用以修改计算钢坯环境温度值，进而确定钢坯的当前环境温度te(p)，其表达式如下所示：

5.根据权利要求4所述的基于环境温度补偿的共模消差加热炉钢温状态跟踪方法，其特征在于，所述钢坯实时温度场计算模型表达如下：

6.根据权利要求1所述的基于环境温度补偿的共模消差加热炉钢温状态跟踪方法，其特征在于，目标温差的具体得到方法为：首先利用温度场计算模型和当前使用的加热制度，计算出某钢种的某种规格钢坯在炉内不同位置上的目标温度，即目标钢温，并作为加热规则保存在规则库中；再使用相同的温度场计算模型计算炉内某一位置p上钢坯的温度，即计算钢温，然后根据钢坯位置p从规则库中找到相同钢种和规格钢坯的目标钢温，计算目标钢温和计算钢温之差，即得到目标温差，计算公式如下所示：

技术总结本发明提供一种基于环境温度补偿的共模消差加热炉钢温状态跟踪方法，属于钢温控制技术领域，步骤包括：基于钢坯位置确定钢坯环境温度偏差补偿值；基于环境温度偏差补偿值计算修改钢坯实时温度场计算模型中的钢坯环境温度值；利用当前使用的加热制度和相同的温度场计算模型来分别计算各位置钢坯的目标钢温及计算钢温，进而得到并追踪目标钢温与计算钢温之差，即目标温差。本发明能够通过环境温度补偿减少钢坯温度计算过程中出现的温度偏差，并减少钢坯温度计算偏差对钢坯升温过程控制目标的影响，提高钢坯温度跟踪的准确性。技术研发人员：李长昕,王广胜,陈雪波受保护的技术使用者：大连新瑞晨自动化科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23