板坯加热过程中的温度测试及分析

板坯加热过程中的温度 测试 与 分析 温亚成 （攀钢钒热轧板厂） 摘 要： 介绍了利用 “黑匣子 ”温度记录仪实测 板坯加热温度的测试过程及方法，通过温度测试，完 善 加热质量考核 ；获取板坯在加热过程中的上表层、中心、下表层温度曲线、板坯升温速度、板坯上下表层与中心的温差、加热段和均热段固定梁上的板坯温度等参数，并 提取模型 运行 实际参数和验证模型计算精度。 关键词： 加热炉 ； 板坯； 温度 ； 测试 ； 数学模型 0 引 言 攀钢钒 热轧板厂在三期技改期间新建了两座大型步进梁式板坯加热炉。其基本参数为：有效炉长 43.5 m，宽 11.6 m，标准坯（ 200 1150 11000 装时的设计产量为 265 t/(h 炉 )，600 热装时的产量为 310 t/(h 炉 )，加热的主要钢种有低碳铝镇静钢、普碳钢、优碳钢和低合金钢。其过程控制系统（ 主要功能是：完成装炉侧板坯核对，过程跟踪，炉内板坯温度计算和各段炉温设定值计算等。为提取加热炉燃烧控制模型参数，验证模型计算的板坯加热温度精度，同时完成板坯加热质量方面的功能考核，热轧板厂开展了板坯加热温度 测试 ，即利用 “黑匣子 ”温度记录仪实测和记录板坯加热过程的温度分布及加热 曲线，获取板坯在加热过程中的上表层、中心、下表层温度曲线、板坯升温速度、板坯上下表层与中心的温差、加热段和均热段固定梁上的板坯温度等参数。 1 测试 方案 测温点确定 试验坯 选择 种 , 冷坯。出炉目标温度为 1 230 ，板坯尺寸为 200 1 050 11 000 各测点位置 见 表 1。 表 1 测试点名称及位置 序号 测温点名称 测试点位置 1 板坯上部炉气温度 距板坯上表面 100 2 板坯下部炉气温度 距板坯下表面 100 3 非水印处板 坯上表层温度 距板坯上表面向下 10 4 非水印处板坯中心温度 距板坯上表面向下 100 5 非水印处板坯下表层温度 距板坯上表面向下 190 6 加热段固定梁移动水印处板坯下表层温度 距板坯上表面向下 190 7 均热段固定梁水印处板坯中下位置温度 距板坯上表面向下 150 8 均热段固定梁水印处板坯下表层温度 距板坯上表面向下 190 板坯加热温度测试点数：板坯温度测试点为 8点。其中：测试板坯上、下部炉气温（ 2 点），非水印处板坯上表层、中心、下表层温度（ 3 点），均热段固定梁水印处下表层、中下位置温度（ 2 点），加热段固定梁水印部（移动水印）下表层温度（ 1 点）。 “黑匣子 ”温度记录仪功能 1）测温热电偶。温度测量采用 K 型热电偶，检测范围： 1001 290 ， 分辨率 ，测量误差：热电偶丝外套绝缘瓷管。 2） “黑匣子 ”的保温。 “黑匣子 ”温度记录仪外用高级耐火纤维进行绝热和保温，每次实验需要耐火 8 2010 年第 33 卷第 2 期 度为 1 400 的耐火纤维 80 3）热电偶与测温孔、 “黑匣子 ”接口的连接。将板坯温度电偶热端紧紧插入板坯测温孔中冷端的正负极 与 “黑匣子 ”的正负极一一对应相连接。同时记录 “黑匣子 ”的通道数所对应的板坯测温孔位置。 4） “黑匣子 ”的调试和编程。 “黑匣子 ”温度记录仪通道数为 14个，实际应用 8个，各点温度每 20 s 记录一次。入炉前模拟加热炉工况进行测温，检验设备的工作情况是否正常。检验正常后，对温度记录仪进行编程。 2 测试过程 “黑匣子 ”温度记录仪安装及测试过程的状态分别见图 1、图 2、图 3 和图 4。 装炉操作 试验坯上的 “黑匣子 ”测温仪安装好后，用吊车把测试坯吊上运料辊道，与正常板坯一样进行核对（或强制核对），确保 和 跟踪正常，核对后的测试 坯入炉 ,装炉时采用人工定位确认对中。 图 1 测温用 “黑匣子 ”安装在测试板坯上 图 2 试验坯准备装炉 图 3 “黑匣子 ”在加热炉内的状态 图 4 试验坯出炉后的状态 加热过程 测试坯在炉内加热时，由加热炉过程控制系统跟踪和记录试验坯的位置、各段炉温和板坯测温模型的计算结果。 测试过程中一旦发生待轧或限电等异常情况，加热炉仍按正常生产节奏出钢，产生的回炉坯按吊销处理。一般情况下，两炉出钢节奏 小于 4 保测试坯在炉加热时间在 170190 抽出。 出炉操作 测试坯出炉后，通过辊道和吊车将板坯移至板坯库，取出 “黑匣子 ”温度记录仪。将 “黑匣子 ”与计算机相连，传输其保存的数据到计算机中，并打印出各通道的温度值和温度曲线。 3 测试结果及分析 板坯加热温度测试结果 “黑匣子”温度记录仪测试的板坯加热温度曲线见 图 5。 从图 5实测结果可以看出，测试板坯 在炉加 热 时间为 180 板坯 出炉前 1 非水印处板坯上表层 温度为 1 ，中心温度为 1 ，下表层 温度为 1 ，攀 钢 技 术 9 平均温度为 1 。测试过程中的不足之处是，用于测量下部炉温的热电偶在测试时间达到约 125 温记录欠完整。 图 5 “黑匣子 ”温度记录仪 测试 曲线 加热质量指标评价 分析 实测 数据 ，可以得出如下 结果 。 1）板坯加热完毕时非水印处 平均 加热 ，上 表层与 中 心 温差为 ，下 表层与 中 心 温差为 ， ，达到设计保证指标表面与中心温差 小于25 的考核要求。 2） 非水印点出炉时 板坯 平均温度为 1 ，水印点出炉时 板坯 的平均温度为 1 ,水梁黒印 温差为 ，达到设计保证水梁黒印 温差小于 19 的要求 。 测试结果与模型计算值比较 加热炉数学模型计算的板坯加热温度与“黑匣子”实测温度比较结果见表 2。 表 2 模型计算温度与 “黑匣子 ”实测温度比较 上表层温度 中心温度 下表层温度 平均温度 实 测 值 1 算 值 1 算误差 表 2 可知，加热炉数学模型计算的板坯加热温度与实测温度 有一定的误差，计算温度偏高，其中模型计算的上表层和中心温度与实测值吻合较好 ，模型计算的下表层温度较实测值高 ，平均温度较实 测值高 ，所以应对模型数据库表中设置的沿炉长方向的下表层热流系数进行修正，以便模型计算结果与板坯实际加热温度一致。 4 结语 测试了板坯在加热炉内加热过程温度的测试过程及测试方法， 获得板坯在加热过程中的上表层、中心、下表层温度曲线、板坯升温速度、板坯上下表层与中心的温差、加热段和均热段固定梁上的板坯温度等参数，验证了模型计算精度。 为进一步优化加热炉数学模型，提高模型计算精度创造了条件。 编辑 余文华 收稿日期 ： 2009印处下表面温度 上部炉温 下部炉温 非水印上表面温度 非水印下表面温度 非水印中心温度 移动水印下表面温度 水印处