加热炉内钢坯的在线温度测试与结果分析
基于数值模拟的钢坯步进蓄热式加热炉的温度分布分析
基于数值模拟的钢坯步进蓄热式加热炉的温度分布分析钢材是现代工业中最常用的材料之一，其制备过程中的加热过程对于最终钢材的质量和性能至关重要。
钢坯步进蓄热式加热炉是一种常用的加热设备，通过数值模拟可以对其温度分布进行分析，以优化加热过程，提高钢材的加工质量。
首先，钢坯蓄热式加热炉的温度分布分析需要进行准确的数值模拟。
该模拟过程可以使用有限元方法，将加热炉内的空间划分为多个小单元，每个单元具有不同的初始温度和传热条件。
通过数值计算，可以得到每个单元在加热过程中的温度变化，进而得到整个加热炉内的温度分布情况。
在进行数值模拟之前，首先需要确定加热炉的几何结构和材料属性。
加热炉的几何结构包括炉体的尺寸、加热元件的位置和形状等。
材料属性包括炉体和加热元件的导热系数、比热容等。
这些参数的正确选择对于模拟结果的准确性至关重要。
通过数值模拟可以得到钢坯在加热炉内的温度分布情况。
由于钢材的热导率较高，其温度变化比较迅速。
在加热炉内，钢坯受到加热元件的热辐射和传导的作用，温度逐渐上升。
根据钢材的热传导性质和加热炉的热源布局，可以计算出每个位置的温度分布。
在温度分布的分析过程中，还需要考虑加热炉内的各种传热方式，如热辐射、对流传热和热传导等。
钢坯的形状以及与炉体和加热元件的接触情况也会对温度分布产生影响。
通过数值模拟，可以定量地分析这些因素对温度分布的影响，并进行相应的优化。
温度分布分析的结果对于钢材的加热过程进行优化至关重要。
通过合理调整加热炉中加热元件的位置和功率分布，可以实现钢材的均匀加热，并避免温度过高或过低的情况发生。
这样可以提高钢材的加工质量，避免不均匀加热导致的缺陷和变形。
此外，温度分布分析还可以帮助优化加热炉的能耗。
通过分析加热炉内不同位置的温度分布，可以调整加热元件的功率分配，以实现最佳的能耗效率。
这样不仅可以节约能源，还可以降低生产成本。
钢坯步进蓄热式加热炉的温度分布分析通过数值模拟方法可以实现。
根据加热炉的几何结构和材料属性，可以得到钢坯在加热过程中的温度变化。
CAE-加热炉内钢坯加热温度有限元模拟与在线测试
图8 加热炉内温度分布
Temperature,℃
1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100
0 0
上表面温度 下表面温度 水印点温度 上部炉温 中心温度
30
60
90
120
150
180
210
240
Time,min
图9 钢坯加热温度在线测试结果
• 选 择 对 加 热 炉 内 的 钢 坯 （ 尺 寸 为 9970 mm×1055 mm×230mm）的加热过程进行了数值模拟。
数学模型
• 钢坯在加热炉内加热属于非稳态导热，涉及到传导、对 流和辐射。以钢坯为分析对象可建立钢坯加热数学模型。
• 控制方程：
cp
T t
2T K( x2
2T y2
2T z2 )
图8 加热段钢坯温度分布(入炉时间为150
图6 加热段钢坯温度分布(入炉时间为150分钟)
图9 均热段钢坯温度分布(入炉时间为240分钟，出炉)
图7 均热段钢坯温度分布(入炉时间为240分钟，出炉)
三 在线测试
实验方案与实验过程
• 实验选用钢坯含硅量为0.12~1.45%。 • 钢坯测温采用 “黑匣子”高温测试装置，钢坯的温度采用
二 有限元模拟
计算方法与对象
• 温度数值模拟的方法主要有：有限差分 法、有限元法和 边界元法。
• ANSYS软件是世界上著名的大型通用有限元软件，广 泛地应用于结构、机械、电子、电磁、热、流体流动等 工程学科和实际工业领域。
• ANSYS为用户提供了一百多种单元，具有强大的前后 处理，可以方便地进行网格剖分和后处理等值线、色块 的显示。在求解技术方面，利用载荷增量控制平衡迭代， 可以取得满意的求解结果。
步进式加热炉内钢坯温度动态测试
步进式加热炉内钢坯温度动态测试
刘新忠;韩静涛;余万华
【期刊名称】《冶金能源》
【年(卷),期】2006(025)005
【摘要】利用"黑匣子"耐热温度数据记录仪,实测和记录了Q235钢在加热炉内加热过程中的温度分布,给出了钢坯加热过程中的上下炉温、钢坯上部、中部和下部的温度值,以及钢坯与水冷梁接触部位的温度值,并绘出了各测量值在钢坯整个加热过程中的变化曲线;分析了钢坯在加热炉内各段的温度分布特点.为数学模型控制、故障诊断、实际生产等方面提供了准确的参考资料.
【总页数】4页(P54-57)
【作者】刘新忠;韩静涛;余万华
【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院,100083,北京市海淀区;北京科技大学材料科学与工程学院,100083,北京市海淀区;北京科技大学材料科学与工程学院,100083,北京市海淀区
【正文语种】中文
【中图分类】TF3
【相关文献】
1.步进式加热炉钢坯温度测试与分析 [J], 李伟
2.双排布料步进式加热炉钢坯跑偏的问题研究 [J], 于谢天
3.由钢坯开轧温度预测钢坯出炉温度的研究 [J], 杨大正;徐大勇;邓伟;张宇;刘常鹏;
王丽娟;徐春柏
4.热轧步进式加热炉内钢坯温度场数值模拟 [J], 沈丙振;周进;韩志强;柳百成;温亚成;赵克文;薛念福
5.步进式加热炉钢坯运动的非线性PID控制 [J], 鲁照权;程健
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加热炉温度测量过程
TG/CX-CL-05-03-JK01 测量过程计量要求导出记录测量过程名称加热炉炉温测量过程使用单位编号：轧钢厂导出日期2023 年2 月28 日导出人1测量过程掌握要求及依据：1.1测量依据：《轧钢工艺标准》1.2掌握范围依据《轧钢工艺标准》炉膛温度掌握范围 (850～1250)℃，选取轧制温度波动范围要求最严格的，如：(1150±15)℃1.3 容差：T=30℃2转化为测量过程的计量要求2.1 测量范围：测量范围不变，同 1.2 要求，(850～1250)℃2..2测量结果的允许不确定度U ：允Mcp=T，U =2U 允允T2Mcp当Mcp =3 时，计算得到：U =T =30=5( ℃)允 6 62.3环境要求：常温常压2.4操作者技能：经过培训后上岗2.5区分力：1 ℃3测量设备的计量特性要求3.1测量范围选取工作用贵金属热电偶测量加热炉炉膛温度，依据 2.1要求，测量设备的测量范围上限1250×5=1562.5℃，依据工作用贵金属热电偶规格型号，其测量范围下限均为0℃，4因此选择测量设备的测量范围(0～1600)℃3.2测量设备的准确度：3.2. 1 测量设备的综合允许误差Δ由测量允许不确定度U 导出：允测量结果的不确定度U ，可得测量设备测量不确定度U允1U U = 0.9U = 0.9 ⨯ 5 = 4.5 〔℃〕1允U= ∆⨯ 2 ，得到：∆ = 1 ⨯ 3 = 4.5 ⨯1.732 = 3.897 〔℃〕 1 32 2 测量过程测量结果的允许误差Δ由测量设备热电偶引入的误差 ∆ 、AI 模块转换引入的1误差∆ 组成。
23.2.1 经查阅,AI 模块最大允许误差为± 0.1% ； ∆ =0.1%×1600=1.6〔℃〕23.2.2 工作用贵金属热电偶最大允许误差∆1∆ = ∆2 - ∆ 2 12= 4.52 -1.62 = 4.21 〔℃〕查 JJG141-2023 工作用贵金属的检定规程 5.1 可知 S 型,II 级热电偶的测量范围〔600～ 1600〕℃，最大允许误差是Δ=±0.25%t=4℃, ,所以选择 S 型,II 级热电偶满足测量要求。
宝钢热轧加热炉内连铸坯加热温度的测试
宝钢热轧加热炉内连铸坯加热温度的测试刘日新刘七新黑红旭饶文涛陈玉龙（北京赛维美高科技有限公司）(上海宝钢集团公司热轧部,201900)摘要本文介绍了连铸坯在加热炉内加热实际温度测试的设备和方法，以实例分析温度测试在加热炉功能考核、数学模型模型参数提取、数学模型验证和故障诊断方面的应用。
关键词加热炉数学模型控制温度测试黑匣子The Heating Temperature Measurement of Slab of Re-heating Furnaces in Baosteel 1580 Hot Rolling MillsLiu Rixin* Liu Qixin**Beijing Huanlinyuan Institute Energy-saving and Environment Protection. Beijing 100073Email: * mailto:rixin@/Hei Hongxu Rao Wentao Chen YulongHot Rolling Mill of Shanghai Baosteel Group Company, Shanghai 201900WWW:AbstractThe high temperature measurement equipment and method for the continuous casting slab re-heating in the re-heating furnace were introduced. Based on the examples of applications in Baosteel, the practical measurements could be used to test the furnace performance, to get the mathematical model coefficients, to verify mathematical model and to solve some special problems.Key words: Re-heating furnace, Mathematics model，Control, Temperature measurement, Black box1 概论连铸坯热轧加热炉的高效、优质、低耗生产是人们所追求的。
热处理加热炉温度检测控制分析
热处理加热炉温度检测控制分析Analysis of the detection and control of temperature for heat treatment furnaceYang Wei（Pangang Group ChengDu SteelVanadium Co.，LTD. ChengDu *****，P.R.China）Abstract：Heat treatment furnace is mainly used for controling cooling process of uniform steel organization ，which can ensure the material has good mechanical properties to get production ready for steel rolling.This article mainly introduces the application of steel tubes for heat treatment furnace in practical production. Through the introduction of detection equipment and detection methods to heat treating furnace temperature，and several problems of heating process in production site，to find the relationships that detection of thermocouple inside the heating furnace，detection of infrared temperature outside the heating furnace and heating temperature needed by technology in the process of heat treatment. Finally，we find the errors which is prone to produce and the methods which can improve the heating quality of thesteel pipes in the actual production process.Keywords：heating furnace；temperature；detection；production；heating quality；method随着我国国民经济的快速发展，热处理加热炉的运用越来越广泛，对温度的测量和控制水平都不断提高。
连铸坯热装热送中的温度监测与调控
连铸坯热装热送中的温度监测与调控连铸坯热装热送是指通过连铸机将高温液态钢浇入钢包中，然后将钢包连接至预热炉，通过预热炉将钢坯加热至一定温度后，再通过热送装置将钢坯送至下一工序。
在这个过程中，温度监测与调控起着至关重要的作用，它能够确保连铸坯的热处理过程达到预期效果，并保证产品质量的稳定性与一致性。
一、温度监测连铸坯热装热送中的温度监测是为了掌握钢坯的热处理状态，以便及时采取措施进行调控。
温度监测可以通过各种传感器和监测设备实现，常用的方法有以下几种。
1. 红外温度计红外温度计是一种非接触式的温度测量装置，它能够通过测量物体发出的红外辐射来确定物体的表面温度。
在连铸坯热装热送中，可以将红外温度计安装在钢坯预热炉的出口处，通过测量钢坯表面的温度变化来判断其是否达到预定的热处理温度。
2. 热电偶热电偶是一种利用两种不同材料之间的热电效应来测量温度的装置。
在连铸坯热装热送中，可以将热电偶安装在钢坯的表面或内部，通过测量钢坯的表面温度或内部温度来监测其热处理过程。
3. 红外热像仪红外热像仪是一种能够将物体的红外辐射转换为可见图像并显示出来的设备。
在连铸坯热装热送中，可以使用红外热像仪扫描钢坯的表面，通过显示出的热图来观察钢坯的温度分布情况，从而判断其热处理状态。
二、温度调控温度调控是指通过控制加热设备的工作状态，以及调整冷却水的流量和压力等参数，来实现对连铸坯温度的精确控制。
温度调控的目标是使钢坯能够在规定的温度范围内达到所需的热处理效果。
1. 加热设备控制在连铸坯热装热送中，常用的加热设备有预热炉和热送装置。
对于预热炉，可以通过控制燃烧器的工作状态来调节加热功率，从而控制钢坯的加热速度和温度。
对于热送装置，可以通过调节输送带的速度和气体流量等参数，来控制钢坯的冷却速度和温度。
2. 冷却水控制冷却水在连铸坯热装热送中起到冷却钢坯的作用，其流量和压力的调节对于控制钢坯的温度非常重要。
可以通过流量调节阀和压力控制阀来控制冷却水的流量和压力，从而实现对钢坯温度的调控。
加热炉内钢坯温度在线红外测试新技术
单 向 自锁可 靠 承载 范围
:
,
反 向解脱轻 便
。
,
传动
项 目转 让方 式及 转让 费 用
5 8
。
:
平稳
,
直 接 向使 用 该 技 术 的部 门转让
一
转让 费
2 3
.
30N m~ 7 0000N m
:
万元
(联 系 人
:
吴世 清 )
。
超越 运转 时传动 效率 轴径尺 寸 联接 方式
:
。
.
3 ~ 0 9 9 6
、
涂料 及 特 种 硅 桥 梁 和电 子工 业
:
直 接法 合成苯 基氛硅 烷 有 机硅材 料 因 具有独 特 的分子结 构 性 能优 异 于世
。 、
油
,
,
广 泛 应 用 于家 用 电器
。
、
故
、
等各种 工 业部 门
形 态各 异
,
应 用 范 围 极广 而 闻名
、
推 广 方式 ` 面议
。
。
( 联 系人
吴 世清 )
。 :
该产 品 可 广泛 用 于 飞 机
“,
雷达
、
船舶
、 、
130 0
x
60 0m m
机床
、
、
起 重 运输 机械 以 及 轻 工
它是 一种 发 展速度 快
。
经济 效益 高
,
。
深 受欢 迎的新 型化工 材料
近 二十 年来
、
国
冶金 机械 加 热 炉内钢 坯温 度
在 线红 外 测 试新 技术
外 有机 硅产量 平均 每年递 增 0 1 % 以上 有机 硅工 业 亦正 处于 方兴 未艾 大 发 展 时期 单体之 ~ 来 艺
棒材加热炉在线温度测试与优化研究
气 、中部 上表 面 、中心与下 表 面的温度 。
（ 加 热 １ 炉 温 在 加 热 过 程 中 呈 下 降 趋 ２） 段
张 延 平 ：２０ ０４年 毕业 于北 京 科 技 大 学 ，博 士 ，现 在 技 术 研 究 院 从 事冶 金 热 工 、系 统 节 能
加热 炉 在线测温 加 热 优 化
分布 、钢坯温度分布和钢坯断面温差等进行了技 术分 析 ，并提 出了优化建议 。
关键词
Ｏｐｔｍ ｉ ａ ｉ ｎ ｆＴｅ ｔｎｇ Ｔｅ ｐｅ ａ ｕｒ ａ ｍ ｅ ｉ ｒ ｉ ｚ ｔｏ ｏ ｓ ｉ ｍ ｒ ｔ ｅ Ｒｅ ｌＴｉ ｎ Ｂａ
Ｈ ｅ ｔｎ ａ ｉ ｇ Ｆｕｒ ａ ｅ ｎ ｃ
ＺＨＡＧ ｎ ｉ ｇ ＺＨＡＮＧ ａ ｐ ｎ Ｙａ ｐ ｎ Ｘｉｏ ｅ ｇ ＸＩ ＡＮＧ ｎ ＬＵ Ｂｉ Ｙｉｇ ｎ
（ ｈ ｅｅｒｈＩｓｔｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ） Ｔ ｅＨｇ ｐ ｅ ｒ Ｒ ｄＭｉ） Ｔ ｅＲ ｓａｃ ｔｕｅ ｆ ｃ ｎｌ ｙ （ ｈ ｉ Ｓ ｅｄＷｉ ｏ ｌ ｎｉ Ｔ ｏ ｈ ｅ １
律 ，达 到消 除缺 陷 、提高 棒材 产品质 量 的 目的 。
２ 测试结果及分析
温度 测试分 为加 热炉本 体热工 测试 和钢 坯升
温规 律测试 ２部分 。根 据测试 结果 ，对 比分 析加 热制 度与 钢坯升 温 的关 系 ，以便改 进 和优 化 加 热
制度 。
２ １ 加 热炉本体 测试 ．
在 试验 坯加热 过程 中 ，同步跟 踪记 录加 热炉
１ 钢坯温度测试方法
热轧加热炉板坯纵向温度均匀性研究及实践
热轧加热炉板坯纵向温度均匀性研究及实践2250热轧板厂李正涛摘要针对2250热轧板厂蓄热式加热炉的热工特征，对板坯加热纵向温度均匀性进行研究。
对纵向温度异常曲线进行统计归类，并通过排查对比试验，查找原因和制定应对措施，提高纵向温度均匀性受控能力。
1 前言对于热轧生产线，加热板坯的温度均匀性直接影响着热轧产品的性能均匀性、尺寸精度及轧机的生产稳定性、燃耗及烧损：a. 由于板坯纵向温度的不均匀，使带钢轧制过程中变形抗力不断变化，轧制力不稳定，废钢风险增大，带钢厚度命中率降低。
b. 板坯加热后各个位置晶粒度和合金固溶程度不一致，或者遗传到FDT和CT，直接造成带钢性能波动大。
c. 为保证温度低点轧制力不超限，精轧过程中带钢全长高于A r3温度，必须提高板坯整体出炉温度，燃耗和烧损增加。
板坯经加热后表面形成一层氧化铁皮，出钢后，钢坯表面氧化铁皮受辐射、空气对流和辊道传热影响，温度迅速降低，而氧化铁皮导热系数远低于钢，钢坯内部热量无法迅速传递到表面，此时一般无法直接进行温度测量和温度均匀性评价。
板坯经粗除鳞后，表面无法迅速回温，此处测温也无法进行均匀性评价，文献[1]对出炉后板坯表面和芯部的温降曲线进行了研究，见图1。
对于常规热轧生产线，200~250mm厚的板坯经粗轧轧制到30~50mm的中间坯，此时测量的中间坯温度曲线最能反映板坯的平均温度和反映其温度均匀性。
图1 轧前及粗轧阶段钢坯温度变化曲线2 加热炉纵向温度均匀性研究2.1 蓄热式加热炉温度场特点常规加热炉会由于炉内两侧烧嘴的火焰匹配不好：火焰偏长则造成板坯中间温度高；火焰偏短则板坯中间温度低[2]。
蓄热式加热炉存在横向和纵向两个方向的烟气流动，其中横向烟气流动是由于一侧烧嘴在空气和煤气的压力作用下在鼓入气体，而另外一侧在排烟机抽力的作用下在吸出烟气；纵向烟气流动是由于装料端常规烟囱的抽力（常规加热炉仅有纵向的烟气流动）。
由于频繁的换向操作和烟道抽力的共同作用，炉膛内的烟气流动变得紊乱，从而使炉膛各个部分的温度均匀性较好。
推钢式加热炉钢坯在线温度测试与分析
刘宝山,高级工程师,1988年毕业于辽宁科技大学冶金机械专业。
E-mail:ag715677@推钢式加热炉钢坯在线温度测试与分析刘宝山1,李卫东2,马光宇2,张天赋2(1.鞍钢集团众元产业发展有限公司,辽宁鞍山114010;2.鞍钢集团钢铁研究院,辽宁鞍山114009)摘要:采用在线温度测试技术对钢坯在推钢式加热炉内整个加热过程进行了测试,对钢坯的水印温差、同板温差、断面温差及炉气温度等方面进行了技术分析,有针对性的对加热炉的操作进行了调整,并优化了原有的加热制度,结果缩短了钢坯的在炉时间20min ,降低加热炉能耗5.2%。
关键词:加热炉;钢坯在线温度测试;加热制度;能耗中图分类号:TG156文献标识码:A文章编号:1006-4613(2019)04-0036-04On-line Temperature Measurement for Billets inPusher Reheating Furnace and Analysis on MeasurementsLiu Baoshan 1,Li Weidong 2,Ma Guangyu 2,Zhang Tianfu 2(1.Zongyuan Industrial Development Co.,Ltd.of Ansteel Group Cor.Ltd.,Anshan 114010,Liaoning,China;2.Ansteel Iron &Steel Research Institutes,Anshan 114009,Liaoning,China )Abstract :By using the on-line temperature measuring technology,the whole heating processfor the billets in pusher reheating furnace was tested.Then these technological parameters such as differences in temperature in terms of the water marks of slabs,differences in temperature on the same slab,differences in temperature on the cross-sections of slabs and temperature of the furnace gas were analyzed technically.Based on the analytical results the operations of the reheating furnace were adjusted accordingly and the old reheating schedule was optimized.After that thereheating time was shortened by 20minutes and the energy consumption by reheating furnace was reduced by 5.2%.Key words 院reheating furnace;on-line temperature measurement for billets;reheating sched ⁃ule;energy consumption随着钢坯加热质量要求的不断提高和节能减排发展的要求,对钢坯加热过程的参数要求越来越细,从而对加热炉的加热制度也提出了更高的要求[1]。
加热炉内钢坯表面温度的实时监测与传导模型建立
加热炉内钢坯表面温度的实时监测与传导模型建立吴海滨;王哲;唐磊;王飞;张明;孔令立【摘要】The traditional simulation of billet internal temperature field is to derive from billet surface temperature calculated from furnace temperature. In practice, various factors such as environmental changes and fluctuations in fuel calorific value may cause considerable errors. We used colorimetric temperature measurement to directly take billet surface temperature in furnace, and then create the conduction model of billet heating process, which produced more reasonable and accurate results and avoided errors in calculation of billet surface temperature from furnace temperature.%对加热炉内钢坯内部温度场模拟计算的传统方法是首先通过炉温推算出钢坯表面温度，进而再推导出来的。
实际应用中，多种环境变化及燃料热值波动等因素都可能会造成较大的误差。
采用比色测温方法，直接获取加热炉内钢坯表面温度，再建立钢坯加热过程的传导模型，得出的结果更为合理精确，避免了由炉温推算钢坯表面温度所带来的误差。
【期刊名称】《冶金动力》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P61-63,67)【关键词】加热炉;钢坯;比色测温;温度场;传导模型【作者】吴海滨;王哲;唐磊;王飞;张明;孔令立【作者单位】安徽大学物理与材料科学学院;安徽大学物理与材料科学学院;合肥师范学院电子信息工程学院，合肥230601;安徽大学物理与材料科学学院;安徽大学物理与材料科学学院;安徽大学物理与材料科学学院【正文语种】中文【中图分类】TG155加热炉是轧钢生产线上的主要设备，加热炉的作用就是把钢坯加热到适合轧制的温度。
步进式加热炉内钢坯温度动态测试
Ｏ ｓ ｂ ｓ ｅ ｓｈ ￣ ｐｒｔｒｏ ｎａｔ ｉ ｅｍ ｎｂｌ ｄｈｄＯ ｊｇｇ ｄ ｆｌ ，ａ ｗ ｌａ ｔ ａ １ ｅｔ ｎｅ ｕｅ ｆ ３ｔ ｔ ｂｔ ￣ ｉ ｔ ｎ ｙｒ ｉ ｉ 口；ｄｅ ｈ ｎ ａ ｏ ｃｓｅ ， ｌ ａ ｅ ∞。ｎ ｒ ｒｗｔｅｖ ｇ ａ
ｃｒｅｏ ａ ｌ ｄｖｌｅｏ ｌｂｉ ｅｔ ｇｐＤ ｅ Ｈ ｖ ｆＩ ｓｒ ａｕ ｆ ａ ｈａｉ 】ｃ ；ａｌｙｅ ｅｃ ｒｌ目ｉｔ ｆｔ ｅａｕ ｄｓｒ ｕｉ ｆ ｍ ｅ ｓ ｎ ｎ ： ｒ ｌ ｄ ｔ ｈｌ ｄ Ｓｉ ￣ ｒｔｍ ｉ ｉ ｔ Ｏ ａ ｈ ａ ｃ。 ｔｂ ｏ ｎ ｓ ｂｉ ｅｖｒ ｕ ｅｔ ｓ０ ｅ ｅｔ ｇ ｆＩ，ｅ ａ ｄ ｐｏｉｅ ｃｕａｅ ｒ ｒｎ ｅｄ ｔ ｏ ｍｔｅ ｔ ｌ ｔ ａｉ ｓｓｃ￣ａ ｆｒｈ ａｉ ｔ／ Ｃ ． ｎ ｒｖｄ ａ ａｃ ｒｔ ￣ｅｅ ｃ ａ ｆｒｎ ｈ ｍａ ｃ ａ ｎ ｈ ｏ ｎ ．１ Ｉｑ ｄ ａ ｉ Ｉ０ ｄ ｃｎ ｒｌ ｆｕｔｄａ ｓａｄ ａ ．１ ｒｄ ｃｉ ｔ． Ｔ ｄ ｏ ｔ ， ａ ｌ ｉ ］ ｏ ｇ ￣． ｏ ｕ ｔ ｅｃ ｎ １ｐ ８ ｎ ｏ Ｋｅ ｗｏｄ ｓ ｂ ｔｍｌ． ｔｒ ｂａ ｋ ｂ ｘ ｗａｋｎ ｅｍ ｕｎ ｃ ｙ ｒ ｓ ｌ ｅ ￣ｒ ｕｅ ｌｃ ｏ ａ ａ ｌｉｇｂａ ｆｒａ ｅ
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钢坯在线测温技术在加热炉加热制度优化中的应用
性 能 如表 １ 。
邓
伟 （９ ７一 ） 高工 ；１０９ 辽宁省鞍山市。 １６ ， １４ ０
１ 前言
的升温过程及出炉时的温度状态。而钢坯在线测 温技术 （ 匣 子 ） 能对 钢 坯 从 入 炉 到 出炉 的整 黑 个升温过程进行监测 ，为加热制度的优化提供可 靠 的数 据 。
２ 在 线测温 技 术 （ 匣 子 ） 的测试 方法 黑
随着技改项 目的不断实施 ，市场需求 的不断 增加 ，被 加 热 板 坯 的规 格 及 品 种 也 变得 复 杂 多
ｙ ｃ ｎ ｕ ｎ ｘ ｇ ｎ ｔ ｎ ｌｓ ａ ｅ ｂ ｅ ｅ ｕ ｅ ｆ ｅ ｔ ｇ ｓ ｓｅ Ｗａ ｏ ｔ ｇ ｏ ｓ ｍｉ ｇ ａ ｄ ｏ ｙ ｅ ａ ｏ ｏ ｓ ｈ ｖ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ａ ｔｒｈ ａ ｎ ｙ ｔｍ ｓ ｐ ｉ ｚ ｄ ｎ ｉ ｅ ｉ ｍｉ ． ｅ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｈ ｔ ｇ￣ ｒ ａ ｅ ｈ ａ ｎ ｙ ｔｍ ｔｍｐ ｒ ｔｒ ｅ ｔ ｇ ｔ ｈ ｏ ｏ ｅ ｌｔ ｙ ｒｓ ａ ｎ Ｌ＇ ｃ ｅ ｔ ｇ ｓｓ ｅｉ ｌ ｎ ｉ ｅ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｔ ｉ ｎ ｌｇ ｒ ａ ｍｅ ｓ ｎ ｅ ｃ ｙ ｉ
邓 伟 张 宇 刘常鹏 杨 大正
（ 鞍钢 技术 中心 ）
徐 大勇
卜惠 民 张晓 溪
摘 要
杨 军
（ 鞍钢 中板 厂 ）
利用钢坯在线测 温技术对钢坯在加 热炉整个加 热过程 中不 同断面 、不 同层 面及炉 温
进行实 时检测 ，从炉气 温度分 布、钢坯 长度方 向上 温度分 布、钢 坯断 面温差 、钢坯在 炉时 间 等几个方面进行 了技术分析 ，优化 了原有 的加热制度 ，降低 了加热 炉的能耗及 钢坯 的氧化烧
加热炉与热处理炉温度曲线的测试和优化PPT课件
环形加热炉加热温度曲线的测试
测试应用 - 环型加热炉
氧化铁皮厚。生 成的氧化铁有时 很难去除，不仅 造成氧化烧损大 ，而且影响管坯 表面质量；
管坯加热温度不 均匀。
轧制节奏快时， 管坯与炉底接触 面附近发暗。
宝钢钢管环形炉黑匣子测试Φ179
宝钢环型炉
黑匣子安装在管坯上
天津钢管环形炉加热温度曲线
测试点的安装
鞍钢热轧加热炉黑匣子出炉
宝钢厚板B炉黑匣子出炉
宝钢厚板C炉黑匣子出炉
黑匣子安装在管坯上
“黑匣子”安装在测试钢坯上
马钢热处理黑匣子进炉
车轮热处理出炉
钎焊接炉温度均匀性测焊温度曲线
铝车轮固熔温度曲线测试
炉温跟踪仪器出固熔炉
铝合金固熔温度曲线1：545℃下13h
炉气温度和管坯平均温度
炉气温度曲线的分析
炉内热电偶只能测试安装位置点的炉温。采用这种 实验方法把炉气温度曲线测试出来。如果在钢坯的 长度方向安装多支热电偶，就可以测得全炉炉气温 度的分布。为炉型结构、烧嘴位置布置、供热调节 和操作改进提供依据。
通过测试，发现在钢坯的出口有一个炉气温度低于 钢坯温度的一个区，在这里钢坯温度会降低，是由 于布置反向烧嘴造成的。
管坯得断面温差
加热温差的分析
钢坯的温差在相变时因为导热系数降低，温 差最大, 最大温差达到213℃。
加热168分钟后钢坯温度达到1300℃，此时 上下温差30℃。
出炉时断面温差达到8℃。 钢坯出炉后表面温度降约为40℃/min, 从出炉
到开轧需要一分钟左右，出炉表面与中心的 温差在30℃是可行的。
热回收段
预热段 95
加热 I段 122
加热II段 157
均热段 194
一种车轮钢坯环形加热炉热工参数测量与控制方法
一种车轮钢坯环形加热炉热工参数测量与控制方法说实话车轮钢坯环形加热炉热工参数测量与控制方法这事，我一开始也是瞎摸索。
我先来说说热工参数的测量吧。
这就像是给一个复杂的大机器号脉，你得有合适的工具。
我试过用一些普通的温度计来测量温度，结果发现完全不靠谱。
你想啊，这环形加热炉里面的温度那可不是一般的热，普通温度计进去一下子就报废了，就跟把冰淇淋放在火上一样，瞬间就没了。
后来我就换了那种专门用于高温测量的热电偶。
这热电偶就好比是一个特别耐热的小探子，能够准确地把炉子里各个地方的温度传回来。
但是光有测量工具还不够呢，测量的位置也很关键。
我一开始就在那炉膛的随便几个地方放热电偶，这就大错特错了。
就像你想知道一个人的身体状况，你不能只查他的胳膊肘呀，得查关键的部位。
对于环形加热炉来说，像炉壁附近、钢坯进出炉的地方呀，这些都是关键的地方。
我在不同的关键地方设置了热电偶之后，这测量的数据就准确多了。
再说说热工参数的控制。
我最开始想简单了，以为只要温度高了就赶紧降温，温度低了就升温。
其实这里面复杂着呢。
比如说那燃气的供应量吧。
我试过一下子把燃气供应调大很多，想着让温度快速上升，结果呢，温度是上去了，但是炉内的压力也乱套了。
这就好比你给气球打气，打得太猛了，气球没等吹大就爆了。
后来我就学乖了，我根据热电偶传回来的数据，慢慢地、一点一点地调整燃气供应量。
而且还得同时观察炉内的压力呀、气流的流动情况呀。
还有那空气的配给量，这也得和燃气配合好。
我就像个不知所措的厨师一样，刚开始完全不知道该配多少空气。
我有一次只想着加空气让燃烧更充分，结果空气太多了，火焰反而不稳定了，炉子的温度控制也乱套了。
这就好比烹饪的时候调料放多了，整道菜就毁了。
正确的做法是按照一定的比例来调配燃气和空气，这个比例也不是固定不变的，得根据钢坯的加热情况，炉内的温度等来调整。
而且，炉内的钢坯摆放情况也会影响热工参数。
我之前没注意这个，钢坯堆得乱七八糟的，结果导致有些地方加热过快，有些地方加热不到位。
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加热炉内钢坯的在线温度测试与结果分析刘占增!蒋扬虎!曾汉生!丁翠娇武汉钢铁 集团 公司技术中心 湖北武汉430080摘要!介绍了钢坯在加热炉内加热过程实际温度测试的设备和方法 对测试结果进行了分析 并提出了优化加热制度的建议关键词!加热炉 温度测试 黑匣子中图分类号!TG 156.1文献标识码!A 文章编号!1001-1447 Z 006 06-00Z 1-04An On-li ne m easure m ent Of billet te m p erat ure i n reheati n gf urnace and anal y s is Of m easured resultsLI U Zhan-zen g JI ANG Yan g -hu ZENG ~an-shen g D I NG Cui- i ao T echnol o gy Cent er W uhan Ir on and S t eel Cor p . W uhan 430080Chi naAbstract The devi ce and m et hod f or m easuri n g t he o p erati n g t e m p erat ure of bill et i nsi de t he reheati n g f ur nace are i ntr oduced i n t hi s p a p er .Based on anal y si s of m easured results so m e p r o p osal s t o o p ti m i ze heati n g t echnol o gy are p ut f or war d .Ke y wOrds reheati n g f ur nace t e m p erat ure m easure m ent bl ack box 作者简介!刘占增 1977- 男 河北献县人 工程师 主要从事热工工艺研究.对现代热轧加热炉而言 人们所追求的是高效 优质 低耗 这就必须有更加先进的热工制度来指导生产操作 加热炉加热过程的数学模型最优化控制可以在最大程度上节约燃料消耗和提高加热质量 但是由于加热炉内钢坯表面和中心温度在线连续测量的困难 加热炉数学模型控制系统只能通过炉温来实现 再由数学模型计算得出钢坯的温度分布 因而需要对计算结果进行验证本文采用俗称 黑匣子 的耐热记录仪测试设备对加热炉内钢坯加热温度进行在线测试 克服了长期以来存在的加热炉内钢坯断面温度在线测试的困难 研究炉内钢坯的温度规律 为加热炉控制数学模型验证或提取参数 加热炉故障诊断和功能考核以及优化加热工艺制度 以达到提高加热质量 降低燃料消耗和提高产品质量的目的测试设备及方法1.1测试设备测试设备为Ther mo p hil STOR 测试系统 黑匣子 它是一个动态测量数据的记录系统 随被测物体一起运动 可测量物体在运动过程中的温度变化情况 根据预设的运行程序记录数据 并能对数据进行有效处理黑匣子测试系统由STOR 记录仪和隔热箱组成 STOR 记录仪承担测量数据的检测 信号处理及数据储存 其技术参数见表1 隔热箱是承载记录仪和对记录仪起隔热保护作用的箱子 由耐热不锈钢制成测试时将记录仪放入隔热表1STOR 记录仪技术参数项目内容或数据测量数据输入测量通道数目1Z 个测量值输入N i C r-N i K 型 t Rh- t S 型测量范围K 型 0 1400 S 型 0 1750 测量精确度测量值分辨率8 10 1Z 或13位测量误差< 0.Z 测量范围数据记录测量间隔0.1s Z 4h 测量数据记录容量65536次测量间隔数据Z 006年1Z 月第34卷第6期钢铁研究Research on Ir on S t eelD ec .Z 006Vol .34No .6箱隔热箱与被测物体一起运行通过热电偶等传感器记录仪可检测并记录数据1.Z测试方法简介测量前选定一块成分和尺寸等具有代表性的钢坯作为试验坯根据需要在试验坯的不同部位钻好测温孔将热电偶埋入测试坯的各测试点如试验坯的上~下表面~中部以及黑印和钢坯上方的炉气等处冷端与记录仪各通道一一对应连接通过计算机编程设定好各参数并下载到记录仪中记录仪放入隔热箱中跟随试验坯在炉内一同移动热电偶测得各段炉温及试验坯各测试点温度试验坯出炉后通过辊道和天车将其移至空地处取出记录仪将数据传输到计算机中打印出各通道的测量值绘制出钢坯温度-时间曲线和炉温沿炉长~炉宽方向的变化曲线2钢坯在线温度测试Z.1试验钢坯黑匣子测试试验在武钢某轧钢厂Z号加热炉上进行试验钢坯钢种为O195钢坯规格为9600 mm>1Z55mm>Z10mm加热时间不大于150 m i nZ号加热炉炉门框的高度为580mm而黑匣子设备本体的高度为350mm(上下各包裹厚度为100mm的隔热材料则其总高度为550mm>板坯厚度为Z10mm如图1所示由此可见必须在板坯上开挖合适的槽孔以保证整个测试装置的净高小于炉门框高度(炉门框高度为整个加热炉内最小净空>使得装有黑匣子的试验坯能够安全顺利地进出加热炉因此设计了如图Z所示的槽孔图1黑匣子放置于板坯示意图Z.Z热电偶布置此次测试共布置了10支S型热电偶每个热电偶测点的位置分布和测点在板坯上的深度见图3和表Z所示其中第十只热电偶(测点10>放在图Z试验板坯槽孔尺寸板坯表面指向炉气用于测量炉气温度其余各点用于测量钢坯不同长度方向和不同深度方向上的温度为了保护铺设在试验钢坯上的电偶不被烧坏及与钢坯发生短路同时为了尽可能减小外界条件对测定结果的影响我们选用了外径3mm~内径为1mm~长100150mm的刚玉瓷珠套在电偶上再在瓷珠外边用纤维棉进行包扎此外测定钢坯内部温度的热电偶偶头如果与钢坯接触不良受空气热阻的影响测量结果往往比钢坯实际温度低很多为此我们将偶头放入一个外径8mm~内径为6mm的瓷管中再将瓷管插入钢坯钻孔瓷管内和钻孔内均用耐火纤维用细铁丝塞紧使偶头与钢坯接触固定良好图3测试点实际布置图表Z测点深度测点1Z345678910深度88115501Z4781Z55Z107Z0炉气Z.3隔热保护罩由于轧钢厂加热炉内温度很高因此特别配制了黑匣子隔热保护罩的隔热材料其耐热温度可达1600再根据黑匣子隔热箱的外型尺寸和加热炉炉门高度的限制特别设计了保护罩的结构将黑匣子放在保护罩中使黑匣子得到了很钢铁研究第34卷好的保护OZ .4入炉测试本次测试时间间隔设置为6s 9采用外部启动按钮启动模式O 在做好所有工作后9黑匣子测试装置随同试验钢坯一起入炉9记录并存储温度数据O 经过137m i n 后9装载有黑匣子的试验板坯顺利出炉O3测试结果及分析整个测试过程中测得温度数据约Z .5万个9根据所测得的炉内钢坯温度数据9绘制出了各测点的温度-时间曲线9如图4所示O 通过对测试结果进行分析9可以得出以下几点结论O图4钢坯温度-时间曲线(1)加热炉上的热电偶布置需要调整O 表3为Z 号加热炉炉顶热电偶测量值及黑匣子实测的温度值的对比O 表3说明9黑匣子在炉内所测得的实际炉温比炉子上所安装的热电偶显示的炉温要低9尤其在预热段和一加热段O 毫无疑问9炉顶热电偶显示的高炉温的假象9容易产生误导9最终使得钢坯在加热段表面和中心温度偏低\温差偏大O 出现热电偶显示值偏高的现象9与炉顶热电偶的插入深度及安装布置的位置和角度有关O 热电偶插入深度不够9测量值将会受炉顶辐射热的影响;热电偶布置位置和角度不正确9测量值又会受烧嘴火焰的影响O表3各段炉温数值对比项目预热段加热段一加热段二加热段均热段炉顶热电偶测量值11801Z 8013301330黑匣子测量值10001Z 0013301330(Z )加热炉的供热平衡需要调整O 图5为Z 号加热炉炉宽方向的温度变化曲线O 由图5可知9钢坯在炉内运行到一加热段\二加热段位置时9钢坯南端温度明显低于北端温度9图5沿炉宽方向的温度差值钢坯的南北两端温差最大时达到70 O 长时间的加热温度不均匀性将对钢坯质量产生不利影响9同时还会引起轧制变形\表面裂纹等的出现O 在检查Z 号加热炉南侧加热段烧嘴开度及烧嘴空燃比时9发现一\二加热段上有部分烧嘴阀门开度调节不当9供热负荷过小9以至使空燃比调节失调9造成了钢坯加热在此段南侧温度偏低O (3)应该加大供热负荷O 由黑匣子测试的板坯表面和中心温度及其差值曲线见图6O 图6表明了在整个加热过程中钢坯表面与中心温度变化梯度O 黑匣子显示的钢坯在一\二加热段处的温度明显偏低9热负荷偏小9从而导致钢3 第6期刘占增，等：加热炉内钢坯的在线温度测试与结果分析坯表面与中心温度不能沿预热段后继续大幅升高测得钢坯出炉时表面与中心的温度差平均为图6板坯表面和中心温度曲线43说明出炉钢坯的温度均匀性比较差 钢坯升温速度较慢 从黑匣子记录的炉温曲线分析 如果在预热段后段烧嘴及一加热段所有烧嘴都加大供热负荷 炉温曲线将不至于此 板坯表面及中心温度也不至于偏低 因此很有必要加大供热负荷 降低空燃比 这样即可以提高升温速度和钢坯温度均匀性 又可以减少氧化铁皮的生成 <4>水冷梁对钢坯温度有一定的影响 水冷梁对钢坯温度的影响如图7所示 从图7可以看出钢坯在炉内水冷梁上运行过程中 从预热段开始到大部分加热段过程中 炉底水冷梁一直影响加热钢坯温度 影响最大的一段位于一加热段 钢坯温度降低5Z 为了减少水冷梁的影响 也需要增大供热负荷 同时减少一加热段的加热时间 提高加热速度 从而减少由于水冷梁影响带来的钢坯温差图7水冷梁的影响综上所述轧钢厂Z 号加热炉加热钢坯的出钢温度~断面温差和黑印温差等技术参数基本符合工艺规程要求 但需要进一步改善炉子的热工操作工艺 分配好各段的热负荷 调整和控制好各段炉温 合理缩短加热时间 提高加热质量 达到优质和低耗的目的4结束语应用黑匣子测试系统对加热炉钢坯加热进行在线测试 对于分析加热炉沿炉长和炉宽方向的温度分布 对于掌握炉内钢坯各个断面实际加热过程中准确的温度数据 以及对整个加热炉的设备工作状况和加热工艺过程进行故障诊断和工艺优化 都有十分重要的作用和意义<收稿日期=Z 006-03-13>!上接第15页"!参考文献"[1]王庆祥.转炉吹氧炼钢去碳过程模型的研究[J ].炼钢 1996 <8>=40-44.[Z ]陈家祥.钢铁冶金学[M ].北京=冶金工业出版社 1995=157.[3]梁英教.物理化学[M ].北京=冶金工业出版社 1989.[4]奥特斯.钢冶金学[M ].北京=冶金工业出版社 1997=3Z 5-3Z 8.[5]沈颐身.冶金传输原理基础[M ].北京=冶金工业出版社 Z 000.[6]戴云阁.现代转炉炼钢[M ].沈阳=东北大学出版社 1998.[7]曲英.炼钢学原理[M ].北京=冶金工业出版社 1980.<收稿日期=Z 006-01-Z 8>-4 -钢铁研究第34卷加热炉内钢坯的在线温度测试与结果分析作者：刘占增， 蒋扬虎， 曾汉生， 丁翠娇， LIU Zhan-zeng， JIANG Yang-hu， ZENG Han-sheng， DING Cui-jiao作者单位：武汉钢铁(集团)公司,技术中心,湖北,武汉,430080刊名：钢铁研究英文刊名：RESEARCH ON IRON AND STEEL年，卷(期)：2006,34(6)被引用次数：4次1.孙雪梅加热炉钢坯断面温度测试与分析[会议论文]-20002.刘日新.刘七新.黑红旭.饶文涛.陈玉龙宝钢热轧加热炉内连铸坯加热温度的测试[会议论文]-20003.刘日新无锡华润650加热炉动态测温实验研究[会议论文]-20044.许占海.刘广亭.XU Zhan-hai.LIU Guang-ting包钢环形炉管坯加热温度测试和研究[期刊论文]-工业炉2009,31(3)5.刘日新.李顺兰.刘七新"黑匣子"温度测试技术在工业炉中的应用[会议论文]-20026.钱惠国.岳林云.QIAN Hui-guo.YUE Lin-yun黑匣子高温测试仪的开发[期刊论文]-冶金自动化2006,30(2)7.刘日新厚板加热炉温度曲线测试-冷装和热装[会议论文]-20088.张延平.王敏.胡雄光.刘志民.于威大型板坯加热温度均匀性测试与研究[会议论文]-20089.钱惠国.侯玲娟.黄民生.岳林云.周宇.Qian Huiguo.Hou Lingjuan.Huang Minsheng.Yue Linyun.Zhou Yu黑匣子高温测试仪的研发[期刊论文]-冶金能源2005,24(4)10.徐大勇.刘常鹏.邓伟.张宇.贾振.袁玲.徐春柏.Xu Dayong.Liu Changpeng.Deng Wei.Zhang Yu.Jia Zhen. Yuan Ling.Xu Chunbai加热制度参数试验分析和改进[期刊论文]-冶金能源2009,28(6)1.张捍东,李俊,岑豫皖基于STC89C52RC与MAX187数据采集系统设计[期刊论文]-自动化与仪器仪表 2010(02)2.杨治争,李光强,刘占增,张晟,周有预SS400热轧板结疤缺陷的成因分析[期刊论文]-武汉科技大学学报（自然科学版） 2008(06)3.于峰,乔馨,张健船板在线温度测试与分析[期刊论文]-鞍钢技术 2010(03)引用本文格式：刘占增.蒋扬虎.曾汉生.丁翠娇.LIU Zhan-zeng.JIANG Yang-hu.ZENG Han-sheng.DING Cui-jiao加热炉内钢坯的在线温度测试与结果分析[期刊论文]-钢铁研究 2006(6)。