连续热镀锌退火炉内热过程数学模型及其分析

针对带钢连续热镀锌退火炉热工工艺的特点,全面系统地总结和分析了国内外有关带钢连续热镀锌退火炉热过程数学模型的最新研究成果,并针对目前广泛采用的带钢单元温度跟踪和全炉带钢温度分布两大类模型,对其边界条件的处理进行了全面阐述。所做工作对研究和开发带钢连续镀锌退火炉数学模型及其优化控制策略具有重要的指导意义。

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热能工程

工业加热》 3第 6卷2o年第 3期 o7

连续热镀锌退火炉内热过程数学模型及其分析李强，温治，豆瑞锋 ,程淑明2 航2 斌2,邹，董(.北京科技大学，北京 1 10 8;2重庆赛迪工业炉股份有限公司，重庆 4 0 1 ) 003, 0 0 3

摘要：针对带钢连续热镀锌退火炉热工工艺的特点，全面系统地总结和分析了国内外有关带钢连续热镀锌退火炉热过程数学模型的最新研究成果，并针对目前广泛采用的带钢单元温度跟踪和全炉带钢温度分布两大类模型，对其边界条件的处理进行了全面阐述。 所做工作对研究和开发带钢连续镀锌退火炉数学模型及其优化控制策略具有重要的指导意义。 关键词：连续热镀锌退火炉；热过程；数学模型中图分类号：T 0 2 F 6 F 6:T 0 6意文献标识码：A文章编号：10 -6 92 0 )30 2-4 0 213 (0 70 -0 30

Th a y i f rTh r a o e smo ei g o n i u u tDi l a i i g An e ln r a e eAn l ss o e m l Pr c s d l fCo t o sHo p Ga v n z n n a i gFu n c n n

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目前，带钢连续热镀锌工艺广泛采用的是改良森基米尔法和美钢联法…,而连续热镀锌退火工艺是冷轧带钢热处理及涂镀生产中的重要过程。带钢在连续镀锌退火炉内经过预热、辐射管加热、保温、缓冷和喷吹冷却等，生产过程极其复杂。据文献【】统计，目前，我国 2大型连续热镀锌机组的设计制造 8%依靠进口，对于连 0

处理周期、走带速度等经常变化，使得炉况不稳，而且走带速度很快，立式炉可高达 20m/ n 0 mi;炉子热惯性时间 (0~ 1 i)远大于带钢在炉内的驻留时间 ( 5n ) 1 5n rn 2~ i, rn

使得由于产量的扰动，带温的响应时间远高于炉温的响应时间[;炉温分布沿炉子宽度、高度方向上不均，宽度 6 方向呈单峰曲线形式，高度方向，由于炉气上浮，呈上

续热镀锌退火炉的模型化和二级计算机自动控制系统的 设计，国内资料奇缺，有报导的仅仅是 2 0世纪 9 0年代的蒋大强[、 田玉楚[等人针对宝钢 1 ] 热镀锌线所做的初步研究以及近年来李少远等人]作的神经网络模拟。所 本文将针对热镀锌退火炉热过程的工艺特点，详细地总结和分析国内外有关带钢连续热镀锌退火炉内热过程数学模型，并对其边界条件进行了全面综述。所做工作对

高下低的形式[带钢温度测点不多，由于走带速度快， 7;墙其测量准确性较差，给反馈控制造成一定困难；带钢在

炉内高速运行，其加热特性与带速有很大的关系，而走带速度不仅与产量有关，还要与带钢焊接、清洗工艺、涂镀工艺以及后处理工艺相协调，带钢连续镀锌退火炉炉

温设定

与走带速度的协调控制是控制系统设计时的一个难题。

研究和开发连续热镀锌退火炉数学模型和计算机优化控制策略具有重要的指导意义。

由于这些特性，以及现代带钢连续热镀锌及连续退火机组大型化、产品多样化、高质量、低成本的发展趋势，使得连续镀锌退火炉的模型化和优化控制成为亟待解决的重要难题之一，而其中首先要解决的则是退火炉内热过程的模型化问题。

1连续热镀锌退火炉内热过程分析带钢连续镀锌退火炉与钢坯加热炉 (如步进炉、推钢炉、辊底炉等)仅有相同的非线性、大滞后性、多干扰不

等特性，还具有如下典型特征：炉子分段多，各段传热特性几乎完全不同，炉子有效长度超长；带钢规格、热

2连续镀锌退火炉内热过程数学模型带钢连续热镀锌退火炉是一个十分复杂的热处理系

统，按照不同的热处理工艺一般可将退火炉划分为预热段、加热段、均热段、缓冷段、快冷段和均衡段，带钢在热处理过程中要依次经过预热、加热、均热、缓冷、快速喷气冷却和保温等过程。目前使用的主要加热工艺和冷却工艺有：无氧化火焰直接加热、辐射管间接加热、电加热 (电阻加热、磁感应加热)、空冷、快速喷吹冷却和2 3

收稿日期：20 -21;修回日期：2 0 1-1 06 1-3 06 23 -作者简介：李强 (92 ) 18 -,男，河南人，硕士研究生，主要从事炉窑热过程数学模型等方面的研究. 温治 (92 ) 16一，男，河北人，教授，博士生导师，主要从事热过程模化及优化控制等方面的教学科研工作 .