專利名稱：一種步進(jìn)式板坯加熱爐在線三維溫度場數(shù)模系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種步進(jìn)式板坯加熱爐在線三維溫度場數(shù)模系統(tǒng)。它集信號檢 測技術(shù)、自動(dòng)化PLC技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)學(xué)模型技術(shù)、應(yīng)用軟件接 口技術(shù)及數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)與一體，共同完成加熱爐在線三維溫度場的數(shù)值模擬， 實(shí)現(xiàn)了鑄坯在加熱爐內(nèi)的動(dòng)態(tài)跟蹤及動(dòng)態(tài)溫度分布。
背景技術(shù)：
近年來，隨著鋼鐵冶金技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋼鐵產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量的不斷提高， 板坯加熱爐作為板材生產(chǎn)線中的重要環(huán)節(jié)，在整個(gè)軋鋼生產(chǎn)過程中起著舉足輕 重的作用。主要原因是 一、加熱爐的能量消耗直接關(guān)系到整個(gè)軋線的生產(chǎn)成 本；二、加熱出的鋼坯溫度必須滿足軋線的需要，鋼坯不能欠燒、過燒，鋼坯 溫差必須滿足溫度要求，才能軋制出高質(zhì)量的板材。因此，按照軋線的要求， 低耗、高質(zhì)地加熱出鋼坯是我們所追求的目標(biāo)。由于加熱爐工況的多樣化，某些反映加熱爐狀況的主要熱工參數(shù)不能直接 或連續(xù)地檢測(如鋼坯在加熱爐內(nèi)的溫度過程變化情況)，因此研究和開發(fā) 加熱爐數(shù)學(xué)模型已成為當(dāng)前冶金行業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。加熱爐內(nèi)鑄坯的加熱過 程是一個(gè)包含流體流動(dòng)、化學(xué)反應(yīng)、傳熱與傳質(zhì)等復(fù)雜的物理化學(xué)過程，因此， 針對不同的研究對象和研究目的，國內(nèi)外學(xué)者提出了多種形式的加熱爐數(shù)學(xué)模 型，但是不管哪種形式的離線、在線模型，大都采用了一維、二維的爐膛、坯 料傳熱數(shù)學(xué)模型，而同時(shí)考慮長、寬、高三個(gè)方向傳熱的三維加熱爐爐膛、坯 料、冷卻水印數(shù)學(xué)模型，到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)在加熱爐上實(shí)現(xiàn)在線控制的，所以想了解鑄坯在加熱爐中各位置、各時(shí)間段內(nèi)溫度分布情況(即動(dòng)態(tài)溫度分布情況)非常困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種步進(jìn)式板坯加熱爐在線三維溫度場數(shù)模系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了 鑄坯在加熱爐內(nèi)的動(dòng)態(tài)跟蹤及動(dòng)態(tài)溫度分布，從而進(jìn)一步優(yōu)化加熱制度，降低 能耗，提高坯料加熱質(zhì)量，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種步進(jìn)式板坯加熱爐 在線三維溫度場數(shù)模系統(tǒng)，它由加熱爐一級信號檢測系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、數(shù) 據(jù)庫系統(tǒng)、三維溫度場模型系統(tǒng)組成，其中-加熱爐一級信號檢測系統(tǒng)用于坯料在入爐、爐膛、出爐階段實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)檢 測并把檢測數(shù)據(jù)傳入一級系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)用于與一級系統(tǒng)、管理網(wǎng)系統(tǒng)連接分別把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)管理信息數(shù)據(jù)傳入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用于對坯料實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)存儲，供三維溫度場模型系統(tǒng)調(diào)用，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；三維溫度場模型系統(tǒng)用于坯料在整個(gè)加熱過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤、動(dòng)態(tài)溫度 分布計(jì)算、結(jié)果分析顯示、坯料信息存儲以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自我診斷功能。本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述加熱爐一級信號檢測系統(tǒng)包括入爐信號 檢測模塊、爐膛內(nèi)信號檢測模塊和出爐信號檢測模塊，其中入爐信號檢測模塊用于利用激光測距儀檢測坯料尺寸；利用攝像儀圖像處 理系統(tǒng)檢測坯料在行進(jìn)過程中的偏移，進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算修正尺寸；利用紅外測溫 儀檢測入爐坯料的溫度；并將這些變量傳入一級系統(tǒng)；爐膛內(nèi)信號檢測模塊用于爐膛內(nèi)預(yù)熱段、 一加熱段、二加熱段、均熱段實(shí)時(shí)爐氣溫度的檢測以及步進(jìn)機(jī)構(gòu)步進(jìn)信號的檢測、支撐梁水流量信號的檢測， 并將這些信號傳入一級系統(tǒng)；出爐信號檢測模塊用于坯料出爐溫度的檢測、觸發(fā)信號的檢測以及坯料出 爐的時(shí)間記錄，并將這些信號傳入一級系統(tǒng)。本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)通訊模塊和生產(chǎn) 管理數(shù)據(jù)通訊模塊，其中數(shù)據(jù)通訊模塊用于與一級系統(tǒng)連接把實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)； 生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)通訊模塊用于與生產(chǎn)管理MES系統(tǒng)連接把生產(chǎn)管理信息數(shù)據(jù) 傳入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述三維溫度場模型系統(tǒng)包括生產(chǎn)過程數(shù)據(jù) 釆集模塊、爐內(nèi)坯料跟蹤與溫度場計(jì)算模塊、出爐記錄査詢模塊、仿真結(jié)果分 析顯示模塊、分析報(bào)表及數(shù)據(jù)管理模塊、工藝參數(shù)保存模塊、材料管理模塊、 系統(tǒng)運(yùn)行錯(cuò)誤記錄模塊，其中生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集模塊用于對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)時(shí)的、歷史的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理， 供其它模塊隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用；爐內(nèi)坯料跟蹤與溫度場計(jì)算模塊用于坯料在加熱爐內(nèi)的動(dòng)態(tài)跟蹤及坯料 瞬時(shí)溫度場的計(jì)算；出爐記錄查詢模塊用于對加熱完成的每一塊坯料的信息進(jìn)行記錄并供查 詢與追溯；仿真結(jié)果分析顯示模塊用于利用等溫面的方法將加熱坯料溫度的動(dòng)態(tài)分 布進(jìn)行顯示，并對坯料進(jìn)行溫度最高、最低分布情況進(jìn)行分析；分析報(bào)表及數(shù)據(jù)管理模塊用于按日自動(dòng)生成加熱爐運(yùn)行記錄報(bào)表，報(bào)表數(shù) 據(jù)可以導(dǎo)出，供有關(guān)人員保存、分析、查詢；工藝參數(shù)保存模塊用于保存生產(chǎn)過程操作參數(shù)，形成參數(shù)歷史數(shù)據(jù)庫，并生成參數(shù)歷史曲線圖，供工程技術(shù)人員分析、查詢；材料管理模塊用于加熱爐各鋼種的熱物性參數(shù)的保存，供模型計(jì)算調(diào)用；系統(tǒng)運(yùn)行錯(cuò)誤記錄模塊用于記錄系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種錯(cuò)誤信息，供 工程技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，修復(fù)和完善系統(tǒng)。本發(fā)明采用上述三維溫度場數(shù)模系統(tǒng)，利用三維傳熱數(shù)學(xué)模型計(jì)算方法， 通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件計(jì)算出坯料在加熱爐中各位置、各時(shí)間段內(nèi)的動(dòng)態(tài)溫度分 布情況，并通過等溫面的方法顯示出計(jì)算結(jié)果，應(yīng)用在步進(jìn)梁式的板坯加熱爐 上，以實(shí)現(xiàn)加熱爐供熱制度的優(yōu)化配置，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能降耗的目的。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖。圖2為本發(fā)明三維溫度場模型系統(tǒng)主程序流程圖。圖3為本發(fā)明瞬態(tài)溫度場算法流程圖。
具體實(shí)施例方式為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過具體實(shí)施方式
，并結(jié)合其附圖， 對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。如圖1所示， 一種步進(jìn)式板坯加熱爐在線三維溫度場數(shù)模系統(tǒng)，它由加熱 爐一級信號檢測系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、三維溫度場模型系統(tǒng)組成， 其中加熱爐一級信號檢測系統(tǒng)用于坯料在入爐、爐膛、出爐階段實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)檢 測并把檢測數(shù)據(jù)傳入一級系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)用于與一級系統(tǒng)、管理網(wǎng)系統(tǒng)連接分別把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)管 理信息數(shù)據(jù)傳入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用于對坯料實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)存儲，供三維溫度場模型系統(tǒng)調(diào)用，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；三維溫度場模型系統(tǒng)用于坯料在整個(gè)加熱過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤、動(dòng)態(tài)溫度 分布計(jì)算、結(jié)果分析顯示、坯料信息存儲以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自我診斷功能。本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述加熱爐一級信號檢測系統(tǒng)包括入爐信號 檢測模塊、爐膛內(nèi)信號檢測模塊和出爐信號檢測模塊，其中入爐信號檢測模塊用于利用激光測距儀檢測坯料尺寸；利用攝像儀圖像處 理系統(tǒng)檢測坯料在行進(jìn)過程中的偏移，進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算修正尺寸；利用紅外測溫 儀檢測入爐坯料的溫度；并將這些變量傳入一級系統(tǒng)；爐膛內(nèi)信號檢測模塊用于爐膛內(nèi)預(yù)熱段、 一加熱段、二加熱段、均熱段實(shí) 時(shí)爐氣溫度的檢測以及步進(jìn)機(jī)構(gòu)步進(jìn)信號的檢測、支撐梁水流量信號的檢測， 并將這些信號傳入一級系統(tǒng)；出爐信號檢測模塊用于坯料出爐溫度的檢測、觸發(fā)信號的檢測以及坯料出 爐的時(shí)間記錄，并將這些信號傳入一級系統(tǒng)。加熱爐一級信號檢測系統(tǒng)實(shí)施包括開關(guān)量信號和模擬量信號，其中一部分 信號為加熱爐在投產(chǎn)時(shí)已經(jīng)檢測傳入一級系統(tǒng)的信號，如入爐觸發(fā)信號、爐內(nèi) 各段爐氣測溫、出爐激光檢測信號等；另外一部分模型計(jì)算中需要的信號，如 坯料入爐尺寸信號與溫度信號等，在坯料入爐輥道側(cè)安裝激光測距儀與紅外測 溫儀進(jìn)行檢測，并傳入一級系統(tǒng)。本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)通訊模塊和生產(chǎn) 管理數(shù)據(jù)通訊模塊，其中數(shù)據(jù)通訊模塊用于與一級系統(tǒng)連接把實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)； 生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)通訊模塊用于與生產(chǎn)管理MES系統(tǒng)連接把生產(chǎn)管理信息數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述三維溫度場模型系統(tǒng)包括生產(chǎn)過程數(shù)據(jù) 采集模塊、爐內(nèi)坯料跟蹤與溫度場計(jì)算模塊、出爐記錄査詢模塊、仿真結(jié)果分 析顯示模塊、分析報(bào)表及數(shù)據(jù)管理模塊、工藝參數(shù)保存模塊、材料管理模塊、 系統(tǒng)運(yùn)行錯(cuò)誤記錄模塊，其中生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集模塊用于對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)時(shí)的、歷史的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理， 供其它模塊隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用；爐內(nèi)坯料跟蹤與溫度場計(jì)算模塊用于坯料在加熱爐內(nèi)的動(dòng)態(tài)跟蹤及坯料 瞬時(shí)溫度場的計(jì)算；本模塊根據(jù)一級變量信號的特點(diǎn)，采用模式識別的方法建 立起鋼坯入爐、運(yùn)動(dòng)和出爐的特征模式，系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤鋼坯在爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)， 從而與原有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對接，操作人員可根據(jù)需要，處理生成爐內(nèi)不同位置 的鋼坯溫度，掌握爐內(nèi)不同位置鋼坯的加熱情況，為操作人員調(diào)整加熱過程提 供依據(jù)。具體操作時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)選取的相應(yīng)道次的坯料自動(dòng)運(yùn)行溫度場模型系 統(tǒng)主程序，進(jìn)一步調(diào)用瞬態(tài)溫度場算法子程序，對所對應(yīng)的坯料進(jìn)行仿真計(jì)算 處理，處理結(jié)果顯示在"板坯信息"信息卡中，包括平均溫度、上表面溫度、 下表面溫度、上下表面溫差、上表與中心溫差、下表面與中心溫度等；出爐記錄查詢模塊用于對加熱完成的每一塊坯料的信息進(jìn)行記錄并供查 詢與追溯;本模塊中系統(tǒng)自動(dòng)記錄各鋼坯的出、入爐時(shí)間等相關(guān)信息，并對每 一塊出爐鋼坯自動(dòng)進(jìn)行仿真計(jì)算，并保存仿真結(jié)果，供歷史追溯査詢分析；仿真結(jié)果分析顯示模塊用于利用等溫面的方法將加熱坯料溫度的動(dòng)態(tài)分 布進(jìn)行顯示，并對坯料進(jìn)行溫度最高、最低分布情況進(jìn)行分析；分析報(bào)表及數(shù)據(jù)管理模塊用于按日自動(dòng)生成加熱爐運(yùn)行記錄報(bào)表，報(bào)表數(shù) 據(jù)可以導(dǎo)出，供有關(guān)人員保存、分析、查詢；工藝參數(shù)保存模塊用于保存生產(chǎn)過程操作參數(shù)，形成參數(shù)歷史數(shù)據(jù)庫，并生成參數(shù)歷史曲線圖，供工程技術(shù)人員分析、査詢；材料管理模塊用于加熱爐各鋼種的熱物性參數(shù)的保存，供模型計(jì)算調(diào)用；本模塊主要對生產(chǎn)現(xiàn)場所有鋼種的熱物性進(jìn)行管理，其中主要包括每一鋼種的 化學(xué)成分、熱容、熱導(dǎo)率曲線、液相線、固相線溫度、熱導(dǎo)率以及不同溫度下的鋼的密度等參數(shù)，用于模型運(yùn)算；系統(tǒng)運(yùn)行錯(cuò)誤記錄模塊用于記錄系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種錯(cuò)誤信息，供 工程技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，修復(fù)和完善系統(tǒng)。本發(fā)明數(shù)模系統(tǒng)的工作原理如下數(shù)模系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行，把需要加熱的坯料的相關(guān)信息(鋼種、爐號、坯號等)， 通過網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)中的生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)通訊模塊，自動(dòng)預(yù)先傳入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)并 存儲。同時(shí)由加熱爐一級信號檢測系統(tǒng)爐膛內(nèi)信號檢測模塊，實(shí)時(shí)的把加熱 爐內(nèi)預(yù)熱段、 一加熱段、二加熱段、均熱段各段爐溫，步進(jìn)信號等，實(shí)時(shí)的 以6秒為單位傳入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)并存儲。當(dāng)坯料在入爐輥道運(yùn)行到加熱爐入爐爐口位置時(shí)，由加熱爐一級信號檢 測系統(tǒng)入爐信號檢測模塊，完成溫度場模型計(jì)算需要的初始化信息坯料尺寸、 坯料入爐溫度以及入爐時(shí)間的檢測，并把上述信息傳入一級系統(tǒng)，由網(wǎng)絡(luò)通 訊系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊模塊把上述信息傳入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 中的坯料的相關(guān)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)匹配。當(dāng)坯料在爐膛內(nèi)加熱過程中，根據(jù)生產(chǎn)需要，選擇需要計(jì)算的坯料(具 體到每一塊，也可選多塊計(jì)算)，由三維溫度場模型系統(tǒng)中的爐內(nèi)板坯跟蹤及 溫度場計(jì)算模塊完成坯料在加熱爐內(nèi)的動(dòng)態(tài)跟蹤及動(dòng)態(tài)溫度分布計(jì)算。具體操 作時(shí)，首先，啟動(dòng)三維溫度場模型系統(tǒng)主程序，向數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)申請，在線調(diào)用 提取坯料的各種函數(shù)(在爐內(nèi)位置)、跟蹤信息(在爐內(nèi)各段停留時(shí)間)和對應(yīng)爐溫(N=l)，然后調(diào)用瞬態(tài)有限差分法求解鋼坯溫度場，即瞬態(tài)溫度場算法子 程序。對于瞬態(tài)溫度場算法子程序，首先建立控制方程、確定初始條件與邊界 條件，即首先建立溫度場三維傳熱數(shù)學(xué)模型，確定邊界條件。下一步對研究對 象坯料劃分子區(qū)域，確定節(jié)點(diǎn)(區(qū)域離散化)；然后利用有限差分法建立離散 方程，確定離散方程的初始與邊界條件，對離散方程進(jìn)行線性、非線性判斷。 如是線性問題，直接對離散方程求解，程序結(jié)束；如是非線性問題，然后判斷 離散方程的解是否收斂，如果離散方程的解不收斂，則以當(dāng)前值重建離散方程， 進(jìn)行新一輪判斷計(jì)算；如果離散方程的解收斂，直接結(jié)束子程序，返回主程 序。下一步對坯料進(jìn)行判斷，如果沒完成計(jì)算，則繼續(xù)執(zhí)行瞬態(tài)溫度場算法子 程序，如果所有需要計(jì)算的跟蹤坯料都己計(jì)算完成，則保存每塊坯料的計(jì)算結(jié) 果，處理調(diào)用后程序，由三維溫度場模型系統(tǒng)中的仿真結(jié)果分析顯示模塊，利 用等溫面的方法顯示相關(guān)數(shù)值結(jié)果，并可對加熱坯料溫度的最高、最低點(diǎn)進(jìn)行 分析顯示。操作人員可根據(jù)掌握的爐內(nèi)不同位置鋼坯的加熱情況，隨時(shí)調(diào)整坯 料的加熱過程。當(dāng)坯料在爐膛內(nèi)加熱完成后，由加熱爐一級信號檢測系統(tǒng)中的出爐信號檢 測模塊，完成相應(yīng)的坯料出爐信息的檢測，并傳入一級系統(tǒng)，再由網(wǎng)絡(luò)通訊系 統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊模塊，把相應(yīng)的信息傳入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這樣一塊坯料由入 爐到加熱，再到出爐的信息則跟蹤完成，并完整的保存到數(shù)據(jù)庫中。需要加熱 的每塊坯料都可按上述方法進(jìn)行信息跟蹤，存儲到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，形成歷史數(shù) 據(jù)庫。
權(quán)利要求
1、一種步進(jìn)式板坯加熱爐在線三維溫度場數(shù)模系統(tǒng)，其特征在于它由加熱爐一級信號檢測系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、三維溫度場模型系統(tǒng)組成，其中加熱爐一級信號檢測系統(tǒng)用于坯料在入爐、爐膛、出爐階段實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)檢測并把檢測數(shù)據(jù)傳入一級系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)用于與一級系統(tǒng)、管理網(wǎng)系統(tǒng)連接分別把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)管理信息數(shù)據(jù)傳入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用于對坯料實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)存儲，供三維溫度場模型系統(tǒng)調(diào)用，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；三維溫度場模型系統(tǒng)用于坯料在整個(gè)加熱過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤、動(dòng)態(tài)溫度分布計(jì)算、結(jié)果分析顯示、坯料信息存儲以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自我診斷功能。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種步進(jìn)式板坯加熱爐在線三維溫度場數(shù)模系統(tǒng), 其特征在于所述加熱爐一級信號檢測系統(tǒng)包括入爐信號檢測模塊、爐膛內(nèi)信 號檢測模塊和出爐信號檢測模塊，其中入爐信號檢測模塊用于利用激光測距儀檢測坯料尺寸；利用攝像儀圖像處 理系統(tǒng)檢測坯料在行進(jìn)過程中的偏移，進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算修正尺寸；利用紅外測溫 儀檢測入爐坯料的溫度；并將這些變量傳入一級系統(tǒng)；爐膛內(nèi)信號檢測模塊用于爐膛內(nèi)預(yù)熱段、 一加熱段、二加熱段、均熱段實(shí) 時(shí)爐氣溫度的檢測以及步進(jìn)機(jī)構(gòu)步進(jìn)信號的檢測、支撐梁水流量信號的檢測， 并將這些信號傳入一級系統(tǒng)；出爐信號檢測模塊用于坯料出爐溫度的檢測、觸發(fā)信號的檢測以及坯料出爐的時(shí)間記錄，并將這些信號傳入一級系統(tǒng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種步進(jìn)式板坯加熱爐在線三維溫度場數(shù)模系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)通訊模塊和生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)通訊模塊， 其中-數(shù)據(jù)通訊模塊用于與一級系統(tǒng)連接把實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)； 生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)通訊模塊用于與生產(chǎn)管理MES系統(tǒng)連接把生產(chǎn)管理信息數(shù)據(jù) 傳入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種步進(jìn)式板坯加熱爐在線三維溫度場數(shù)模系統(tǒng)， 其特征在于所述三維溫度場模型系統(tǒng)包括生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集模塊、爐內(nèi)坯料 跟蹤與溫度場計(jì)算模塊、出爐記錄查詢模塊、仿真結(jié)果分析顯示模塊、分析報(bào) 表及數(shù)據(jù)管理模塊、工藝參數(shù)保存模塊、材料管理模塊、系統(tǒng)運(yùn)行錯(cuò)誤記錄模 塊，其中生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集模塊用于對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)時(shí)的、歷史的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理， 供其它模塊隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用；爐內(nèi)坯料跟蹤與溫度場計(jì)算模塊用于坯料在加熱爐內(nèi)的動(dòng)態(tài)跟蹤及坯料瞬 時(shí)溫度場的計(jì)算；出爐記錄查詢模塊用于對加熱完成的每一塊坯料的信息進(jìn)行記錄并供查詢 與追溯；仿真結(jié)果分析顯示模塊用于利用等溫面的方法將加熱坯料溫度的動(dòng)態(tài)分布 進(jìn)行顯示，并對坯料進(jìn)行溫度最高、最低分布情況進(jìn)行分析；分析報(bào)表及數(shù)據(jù)管理模塊用于按日自動(dòng)生成加熱爐運(yùn)行記錄報(bào)表，報(bào)表數(shù) 據(jù)可以導(dǎo)出，供有關(guān)人員保存、分析、査詢；工藝參數(shù)保存模塊用于保存生產(chǎn)過程操作參數(shù)，形成參數(shù)歷史數(shù)據(jù)庫，并 生成參數(shù)歷史曲線圖，供工程技術(shù)人員分析、查詢；材料管理模塊用于加熱爐各鋼種的熱物性參數(shù)的保存，供模型計(jì)算調(diào)用；系統(tǒng)運(yùn)行錯(cuò)誤記錄模塊用于記錄系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種錯(cuò)誤信息，供 工程技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，修復(fù)和完善系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種步進(jìn)式板坯加熱爐在線三維溫度場數(shù)模系統(tǒng)，其屬于自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用、熱能技術(shù)相結(jié)合的綜合技術(shù)領(lǐng)域。它由加熱爐一級信號檢測系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、三維溫度場模型系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)果驗(yàn)證系統(tǒng)組成。本發(fā)明利用三維傳熱數(shù)學(xué)模型計(jì)算方法，通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件計(jì)算出坯料在加熱爐各位置、各時(shí)間段內(nèi)動(dòng)態(tài)溫度分布，并通過等溫面的方法顯示出計(jì)算結(jié)果，應(yīng)用在步進(jìn)梁式的板坯加熱爐上，實(shí)現(xiàn)了加熱爐供熱制度的優(yōu)化配置，達(dá)到了提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)能降耗的目的。
文檔編號G05B19/418GK101221428SQ20071011581
公開日2008年7月16日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者商桂梅, 孫衛(wèi)華, 張?jiān)泼? 焦吉成, 蘇秀梅, 趙傳領(lǐng), 鄧君堂, 蔚 邵, 陳昌華, 馬永力, 黃亞飛 申請人:濟(jì)南鋼鐵股份有限公司