一种基于炉区多参权重的热轧板坯加热炉温度设定方法

技术领域

本发明涉及板带热处理技术领域，特别涉及一种基于炉区多参权重的热轧板坯加热炉温度设定方法。

背景技术

板带热轧工艺的来料需具有较高的温度需求，其温升过程高度依赖热轧板坯加热炉。作为衔接连铸与热轧两个工艺环节的关键流程，加热炉炉温控制的优越与否将直接影响热轧生产的稳定性。受加热炉堆料、入炉温度、出炉温度、炉料品种等因素的影响，单一的加热炉温度设定难以满足高强度、高连续热轧生产的需求。固定炉温设定下所供给的热轧基料易出现品种间和规格间的加热效果差异。同时，堆料差异也会诱发同品种、同规格间的加热效果差异。以上现象均将作用于热轧工艺，使得热轧产品出现厚差波动、性能不均的产品问题，进而持续影响冷轧、连退、平整、包装等下游工艺。提升热轧加热炉炉温设定精度与水平是现阶段板带生产过程中亟需解决的问题。

针对这一问题，业界相继提出大量的解决方法，主要包括上游工艺调整法和炉区温升控制法。上游工艺调整法主要是根据钢种特性，通过调节上游连铸机组的铸速或调整生产节拍的形式，控制热轧加热炉上游机组向炉区供料频率，以此来调节炉内堆料状态及温度状态。炉区温升控制法则是通过加热炉生产计划编排和炉区参数调节的方式，调节加热炉各区段的温度水平。但上述方法仍存在不同问题。上游工艺调整法虽然能够从来料源头缓解加热炉的生产压力，但产线降速或是调整钢种生产计划会直接影响产线产能。虽然，炉区温升控制法直接针对加热炉进行调节，但现有方法受限于控制逻辑而难于应对多品种、多品规的钢坯加热以及复杂的落料堆叠。因此，亟需提供一种能够兼顾并权衡炉区内多种参数影响的热轧加热炉炉温控制方法。

发明内容

本发明提供了一种基于炉区多参权重的热轧板坯加热炉温度设定方法，以解决传统炉温设定未能兼顾并权衡炉区内多种参数影响的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种基于炉区多参权重的热轧板坯加热炉温度设定方法，所述基于炉区多参权重的热轧板坯加热炉温度设定方法包括：

获取炉区指标数据；其中，所述炉区指标包括钢坯入炉温度、钢坯实际温度与目标温度的偏差值、钢坯空间位置、钢坯经精轧机组出口厚度和钢种等级；

基于获取的炉区指标数据，进行炉区指标权重分配，得到各指标对应的综合权重，并基于各指标的综合权重，计算出热轧板坯加热炉设定温度；

按照计算出的设定温度设定炉区温度，执行钢坯加热处理工艺；并在钢坯加热处理工艺执行过程中实时监测炉内温度，根据监测结果进行动态调整炉温。

进一步地，所述获取炉区指标数据，包括：

获取待转入炉区钢坯的钢坯品种牌号i、钢坯厚度H

以炉区中心位置标定炉区的空间零点，并将待转入炉区的各个钢坯依次投入炉区，并获取钢坯中心点位的空间位置坐标(x

开始炉区各级加热器，并根据炉内温度检测装置，获取参照钢坯j的实际温度T

根据下游热精轧机组反馈数据，获取经炉区加热后的钢坯i经精轧机组出口厚度H

进一步地，所述基于获取的炉区指标数据，进行炉区指标权重分配，得到各指标对应的综合权重，并基于各指标的综合权重，计算出热轧板坯加热炉设定温度，包括：

将热轧加热炉划分为n个炉区；

设定第k段炉区的目标炉温初始矩阵T

获取第k段炉区的钢坯原始数据矩阵X

其中，ΔT

根据钢坯原始数据矩阵X

其中，z

建立综合权重矩阵，并按照主观权重与客观权重相结合的主客观赋权法，进行赋权决策分析并求解第k段炉区内第m块钢坯的各指标的综合权重：

/>

其中，q

基于各指标的综合权重，求解第k段炉区的设定炉温T

其中，q

进一步地，所述根据钢坯原始数据矩阵X

根据钢坯实际温度与目标温度的偏差值占钢坯的入炉温度与目标温度的差值的百分比，将偏差值指标划分为5个等级；其中，当百分比为0％～20％时，对应粗糙集等级为1；当百分比为20％～40％时，对应粗糙集等级为2；当百分比为40％～60％时，对应粗糙集等级为3；当百分比为60％～80％时，对应粗糙集等级为4；当百分比为80％～100％时，对应粗糙集等级为5；

针对钢坯中心点位的空间位置，根据钢坯距出段长度占最短钢坯距出段长度的百分比η划分五个等级；其中，η为0％～20％时，对应粗糙集等级为1，η为20％～40％时，对应粗糙集等级为2，η为40％～60％时，对应粗糙集等级为3，η为60％～80％时，对应粗糙集等级为4，η为80％～100％时，对应粗糙集等级为5；

将钢坯经精轧机组出口厚度划分为五个等级；其中，厚度值为0～1.8mm时，对应粗糙集等级为1，厚度值为1.8mm～3.0mm时，对应粗糙集等级为2，厚度值为3.0mm～6.0mm时，对应粗糙集等级为3，厚度值为6.0mm～12mm时，对应粗糙集等级为4，厚度值大于12mm时对应粗糙集等级为5；

将入炉温度划分为五个等级；其中，当温度小于200℃时，对应粗糙集等级为1，当温度为200℃～400℃时，对应粗糙集等级为2，当温度为400℃～600℃时，对应粗糙集等级为3，当温度为600℃～800℃时，对应粗糙集等级为4，当温度大于800℃时，对应粗糙集等级为5；

针对钢种等级，根据屈服强度将其划分为五个等级；其中，当屈服强度为200MPa～400MPa时，对应粗糙集等级为1，当屈服强度为400MPa～600MPa时，对应粗糙集等级为2，当屈服强度为600MPa～800MPa时，对应粗糙集等级为3，当屈服强度为800MPa～1000MPa时，对应粗糙集等级为4，当屈服强度为1000MPa～1200MPa时，对应粗糙集等级为5。

进一步地，钢坯i距出段长度d

进一步地，所述按照计算出的设定温度设定炉区温度，执行钢坯加热处理工艺；并在钢坯加热处理工艺执行过程中实时监测炉内温度，根据监测结果进行动态调整炉温，包括：

按照计算出的设定温度设定炉区温度，并执行钢坯加热处理工艺；

在钢坯加热处理工艺执行过程中，根据炉内温度检测装置，监测参照钢坯j的温度变化，并与其目标温度曲线进行对比；

若钢坯j历程温度与目标温升曲线对应时刻的温差值小于20℃，则表明炉区温度控制有效，可长期执行此工艺；

若钢坯j历程温度与目标温升曲线对应时刻的温差值大于20℃但小于50℃，则此时需动态微调炉区参数，进行适应性操作调整；

若钢坯j历程温度与目标温升曲线对应时刻的温差值大于50℃，则需重新计算设定温度，并根据当前炉区指标数据，给出新的设定炉温值。

再一方面，本发明还提供了一种电子设备，其包括处理器和存储器；其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现上述方法。

又一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现上述方法。

本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

1、相比于上游工艺调整法，本发明无需对上游工艺进行调整，其参数变动更不会影响上游机组生产，能够最大限度地保障产线生产能力。

2、相比于炉区温升控制法，本发明综合考虑了炉区多参数的影响关系，并制定了服务于热轧加热炉全体系工艺的权重分析方案，能够在优化炉区炉温设定机制的同时，兼顾并权衡炉区内多种参数影响，实现最优化的热轧加热炉炉温设定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于炉区多参权重的热轧板坯加热炉温度设定方法的原理图；

图2是本发明实施例提供的基于炉区多参权重的热轧板坯加热炉温度设定方法的执行流程示意图；

图3是本发明实施例提供的炉区关键属性的参数获取的流程图；

图4是本发明实施例提供的炉区参数权重的决策分析的流程图；

图5是本发明实施例提供的炉区温度设定目标的执行及监控流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

第一实施例

热轧前加热炉温度的设定不仅决定着本道次工艺的作用效果，更是影响产线的整体产能产量。对此，针对传统炉温设定未能兼顾并权衡炉区内多种参数影响，本实施例综合考量炉区参数、板坯参数、板坯空间位置等系列参数的影响，通过提取加热炉关键属性并进行全局参数权重分析。根据权重情况，确定热轧加热炉炉区温度，并给出设定炉温的进一步优化-监控-调整方法。由此提供了一种基于炉区多参权重的热轧板坯加热炉温度设定方法，该方法的实现原理如图1所示。包括以下三个环节：炉区关键属性的参数获取；炉区参数权重的决策分析；炉区温度设定目标的执行及监控。

具体地，该方法的执行流程如图2所示，包括以下步骤：

S1，获取炉区指标数据；

其中，所述炉区指标包括钢坯入炉温度、钢坯实际温度与目标温度的偏差值、钢坯空间位置、钢坯经精轧机组出口厚度和钢种等级；

具体地，在本实施例中，上述S1的实现过程如图3所示，包括：

S11，根据产线生产计划及产品品规数据库，获取待转入炉区钢坯的钢坯品种牌号i、钢坯尺寸形状(钢坯厚度H

S12，以炉区中心位置标定炉区的空间零点(0,0,0)，并将待转入炉区的各个钢坯依次投入炉区，并获取钢坯中心点位的空间位置(x

S13，开始其炉区各级加热器，并根据炉内温度检测装置，获取参照钢坯j的实时温度T

S14，根据下游热精轧机组反馈数据，获取经炉区加热后的各钢坯i经精轧机组出口厚度H

S2，基于获取的炉区指标数据，进行炉区指标权重分配，得到各指标对应的综合权重，并基于各指标的综合权重，计算出热轧板坯加热炉设定温度；

具体地，在本实施例中，上述S2的实现过程如图4所示，包括：

S21，根据S1所提取的实际温度与目标温度的偏差值ΔT

S211，针对实际温度与目标温度的偏差值ΔT

S212，针对钢坯中心点位的空间位置(x

S213，针对钢坯i经精轧机组出口厚度H

S214，针对入炉温度T

S215，针对钢种等级P

S22，将热轧加热炉划分为n个炉区；

S23，设定第k段炉区的目标炉温初始矩阵T

S24，根据炉区参数及过程数据进行参数匹配，并获取第k段炉区的钢坯原始数据矩阵X

其中，ΔT

S25，根据钢坯原始数据矩阵X

其中，z

S26，建立综合权重矩阵，并按照主观权重与客观权重相结合的主客观赋权法，进行赋权决策分析并求解第k段炉区内第m块钢坯的各指标的综合权重：

其中，q

S27，基于各指标的综合权重，求解第k段炉区的设定炉温T

其中，q

S3，按照计算出的设定温度设定炉区温度，执行钢坯加热处理工艺；并在钢坯加热处理工艺执行过程中实时监测炉内温度，根据监测结果动态调整炉温。

具体地，在本实施例中，上述S3的实现过程如图5所示，包括：

S31，根据S27所求得的各段炉区设定炉温T

S32，在钢坯加热处理工艺执行过程中，根据炉内温度检测装置，监测参照钢坯j的温度变化，并与其目标温度曲线进行对比；

S33，若钢坯j历程温度T

S34，若钢坯j历程温度T

S35，若钢坯j历程温度T

综上，本实施例针对加热炉的不同炉温控制区段，按照钢坯品种牌号、钢坯尺寸形状、入炉温度、目标温度、堆料状态等关键属性，通过关键属性的实时数据进行决策分析。通过粗糙集理论的决策矩阵计算，获取各个钢坯的炉温设定权重值，并结合对应区段下常规格钢坯的必要炉温，联合设定该区段内所有钢坯的综合炉温。方法具有通用性，适用于多种布局类型的加热炉，只需对相关关键参数进行采集分析，便能够获得适用于炉内大部分钢坯加热的炉温参数，有效地提升了加热炉的加热效果并发挥机组能力。

第二实施例

本实施例将本发明的方法应用于某钢厂热轧前加热炉，由此进一步说明本发明方法的实施过程，并证明本发明方法的有效性，其包括以下步骤：

S1，炉区关键属性参数获取，具体步骤包括：

S11，根据产线生产计划及产品品规数据库，获取待转入炉区钢坯的钢坯品种牌号USIBOR1500、USIBOR1500、SPHC-B、USIBOR1500、SPHC-B，钢坯尺寸形状(钢坯厚度(230、230、240、230、240)(mm)，钢坯宽度(1540、1530、1100、1440、1050)(mm)，钢坯长度(10959、10950、10423、10960、10424)(mm)、入炉温度(644、723、512、840、681)(℃)、目标温度(1225、1220、1243、1228、1254)(℃)；

S12，以炉区中心位置标定炉区的空间零点(0,0,0)，并将待转入炉区的各个钢坯依次投入炉区，并获取钢坯中心点位的空间位置(-1580,0,115)、(0,0,115)、(1540,0,115)、(-575,0,235)、(550,0,235)；

S13，开始其炉区各级加热器，并根据炉内温度检测装置，获取参照钢坯j的实时温度T

S14，根据下游热精轧机组反馈数据，获取经炉区加热后的各钢坯i经精轧机组出口厚度H

S2，炉区参数权重决策分析，具体步骤包括：

S21，根据S1所提取的实际温度与目标温度之偏差值ΔT

S211，针对实际温度与目标温度之偏差值ΔT

S212，针对钢坯中心点位的空间位置(x

S213，针对钢坯i经精轧机组出口厚度H

S214，针对入炉温度T

S215，针对钢种等级P

S22，将热轧加热炉整体视为1个炉区。其中，该炉区包含5块钢坯，其目标炉温初始矩阵为[1225，1220，1243，1228，1254]；

S23，根据炉区参数及过程数据进行参数匹配，并获取该段炉区的钢坯原始数据矩阵X。

S24，根据钢坯原始数据矩阵X，进行粗糙集权重等级分析，并获取该炉区的参数粗糙集决策矩阵Z。

S25，建立综合权重矩阵，并按照主观权重与客观权重相结合的主客观赋权法，进行赋权决策分析并求解该炉区内第m块钢坯的第一至第五指标综合权值q

q

q

q

q

q

S26，基于权重参数，求解该炉区的设定炉温T

T

S3，根据S26所求得的该设定炉区温度，执行钢坯加热处理工艺。其历程温度T

第三实施例

本实施例提供一种电子设备，其包括处理器和存储器；其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行，以实现第一实施例的方法。

该电子设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，CPU)和一个或一个以上的存储器，其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行上述方法。

第四实施例

本实施例提供一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行，以实现上述第一实施例的方法。其中，该计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。其内存储的指令可由终端中的处理器加载并执行上述方法。

此外，需要说明的是，本发明可提供为方法、装置或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

最后需要说明的是，以上所述是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。