全氫爐退火過程在線優(yōu)化控制及退火性能評估診斷策略研究.pdf

1、加快技術革新是實現(xiàn)我國鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一種有效方式，針對全氫罩式退火爐退火模型計算和控制技術是制約我國罩式爐自行改造和擴展的難題之一的現(xiàn)狀，同時為了提高生產運行管理水平，本課題以全氫爐為對象進行了系統(tǒng)地在線退火控制和退火評估診斷策略研究。
　　 本文首先全面、系統(tǒng)地對國內外在罩式爐退火（退火工藝離線預測、退火過程在線優(yōu)化和退火過程評估診斷）研究方面所開展的各項工作進行了綜述、分析和評價，從而為本學位研究工作奠定了基礎。并從以

2、下幾個方面開展了研究：
　　 基于傳熱過程分析，對鋼卷徑向等效導熱系數(shù)、表面對流換熱系數(shù)、輻射換熱系數(shù)、料室空間流動特性和加熱室空間燃燒傳熱過程進行了深入的模型化研究，建立了完整系統(tǒng)的全氫爐退火過程傳熱數(shù)學模型。結合退火工藝過程的分析，建立了全氫爐退火過程鋼卷溫度場模擬計算的邏輯體系。并結合對鋼卷導熱方程和邊界條件的離散求解，實現(xiàn)了鋼卷溫度場模擬計算的同時，獲取了全氫爐退火過程的工藝制度?，F(xiàn)場測試實驗表明，本文所建立的全氫爐退火

3、工藝制度離線預測技術使加熱階段退火工藝與實際退火工藝誤差在±5%之內，冷卻階段退火工藝與實際退火工藝誤差在±7%之內，均控制在工業(yè)生產可接受范圍。
　　 針對實際退火過程中，由于燃料供應品質的波動、設備性能的變化、設備故障和人為故障的發(fā)生等原因影響，所導致全氫爐退火過程往往偏離離線預測退火工藝曲線的現(xiàn)狀，為了提高全氫爐退火爐臺效率及確保退火后鋼卷產品達到質量標準，本文對全氫爐控制系統(tǒng)結構進行了分析，基于鋼卷冷點溫度在線跟蹤方法，

4、提出了“自適應優(yōu)化”和“自學習修正”兩部分策略，形成了一套全氫爐在線自適應優(yōu)化控制策略。其中“自適應優(yōu)化”策略是依據退火監(jiān)控數(shù)據優(yōu)化和調整退火工藝制度，具體包括“退火過程再現(xiàn)”和“退火過程優(yōu)化”兩部分。“自學習修正”策略則是根據已退火堆垛的運行情況，通過對退火過程設備性能和工藝變化情況分析，實現(xiàn)模型的修正，進而提高在線優(yōu)化結果的準確性。試驗結果表明，全氫爐在線自適應優(yōu)化控制策略的優(yōu)化結果與測試結果吻合較好，鋼卷熱點和冷點的模擬溫度與測量

5、溫度的偏差均在10℃之內。退火后鋼卷的各項質量性能均在質量要求范圍內。
　　 在實現(xiàn)退火過程優(yōu)化的基礎上，為了清晰地掌握全氫爐實時退火性能和控制水平，本文對退火工藝與退火性能之間的影響進行了分析研究，并引入過程能力指數(shù)和過程性能指數(shù)，提出了一套全氫爐退火過程在線評估診斷策略。試驗應用結果表明，引入過程能力指數(shù)和過程性能指數(shù)，采用保溫溫度和鋼卷冷點溫度進行退火狀態(tài)評估合理有效，同時以燃料供應流量和助燃空氣流量、加熱室空間監(jiān)控溫度和

6、爐臺監(jiān)控溫度分別作為加熱初期、中期和后期三個階段的指數(shù)計算對象，可以有效實現(xiàn)退火過程性能評估。最終所診斷的故障信息與現(xiàn)場檢測故障所在基本吻合。這一研究提出了一個在線退火水平評估和故障診斷的全新思路。
　　 在所開展的全氫爐在線退火控制和診斷調節(jié)策略研究基礎上，本文還進行了全氫爐退火核心軟件平臺的開發(fā)，具體包括全氫爐退火工藝制度離線預測平臺、全氫爐退火工藝制度在線自適應優(yōu)化平臺和全氫爐在線退火評估及診斷平臺三個部分。該平臺通過嵌入