基于加热炉炉群生产物流仿真系统的热送热装

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2001.04.022 第23卷第3期 北京科技大学学报 VoL.23 No.3 2001年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 2001 基于加热炉炉群生产物流仿真 系统的热送热装 李婧 李苏剑 顾云舟 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要研究连续步进式加热炉炉群生产仿真系统的设计，着重分析仿真结果，得出了在热送 热装条件下生产计划和加热炉生产的若干特点和规律.这些规律可用于辅助生产和为热送热 装计划测定及一体化管理提供参考 关键字加热炉炉群：生产物流仿真系统；热送热装；生产计划 分类号TG155.11 加热工序是炼钢连铸到轧制整个生产线土 程，该模型结构简单，运算量不大，而且可以反 的中间环节，为实现均衡连续生产起着重要的 映出多种操作因素，诸如钢坯的钢种、热物性、 缓冲调节作用.同时，连铸坯热送热装工艺的节 尺寸、入炉分布，以及各段炉温、在炉时间等等 能降耗，提高生产率的效果最终也体现在加热 对加热过程的影响，较精确地给出板坯断面温 炉加热过程中.目前加热炉的文献大多从热能 度分布的实时变化规律.文献[2,3]表明，经过认 的角度侧重于加热炉加热优化控制研究，如炉 真校核的一维模型是有足够的计算精度，完全 温优化控制、钢坯加热优化控制等.但对于生产 满足本系统仿真生产的精度要求. 管理者来说，更关心的是生产物流计划编制和 最佳炉温的动态补偿模型：最佳炉温动态 控制.例如：轧制计划如何更合理地安排热送板 补偿的实质是利用板坯的离线最佳炉温曲线和 坯；加热炉如何合理安排炉群生产适宜炼钢一 在线地调整炉温.最佳炉温曲线是在板坯最佳 连铸一轧制一体化管理等重要问题.正是基于 加热曲线下的炉温加热制度，在实际生产中，产 这种背景，本文从连续步进式加热炉生产物流 量波动，随机干扰等因素必然使钢温和炉温偏 和热能控制结合的角度，研究连续加热炉炉群 离优化温度，为了消除钢温偏差，就要对炉温进 的生产过程，设计了连续步进式加热炉炉群生 行动态炉温补偿 产物流仿真系统，并侧重于分析仿真结果 1.3 总体功能结构 总体设计功能图为图1. 1加热炉物流仿真系统的总体设计 基本参数设置模块：对连续步进式加热炉 1.1设计原则 加热炉物流仿真系统 该仿真系统的设计以系统性、通用性、实用 性、直观性和可扩展性为出发点， 基 热 轧 空 正 板 时 1.2加热炉物流仿真系统模型 本 参 制 常 间 板坯温示模型：板坯的温度分布模型是生 计 初 加 表 数 设 划 始 产 产仿真系统中的重要部分，关系到仿真结果的 热 显 设 置 编 化 仿 示 可靠性.本文采用近年来使用较多的加热模型， 置 辑 真 线 即按傅里叶导热定理描述的一维加热徽分方 图1 加热炉炉群生产物流仿真系统总体结构 收稿日期2000-11-11李境女，25岁，博士生 Fig.1 General structure of the production logistics ★团家九五科技攻关项目0N095-527-01-02-04) simulation system of reheating furnaces

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 加 甸 二 晚恤日吸口 取 、 如 基于加热炉炉群生产物流仿真 系统的热送热装 李 猜 李苏剑 顾 云舟 北京科技大学机械工程学院 ，北京 摘 要 研究连续步进式加热炉炉群生产仿真系统的设计 ， 着重分析仿真结果 ， 得 出了在热送 热装条件下 生产计划和加热炉生产的若干特点和规律 这些规律可用于辅助生产和为热送热 装计划测定及一体化管理提供参考 关健字 加热炉炉群 生产物流仿真系统 热送热装 生产计划 分类号 加热工序是炼钢连铸到轧制整个生产线生 的 中间环节 ， 为实现均衡连续生产起着重要 的 缓冲调节作用 同时 ， 连铸坯热送热装工艺的节 能降耗 ， 提高生产率的效果最终也体现在加热 炉加热过程 中 ‘ 目前加热炉 的文献大多从热能 的角度侧重 于 加热炉加热优化控制研究 ， 如炉 温优化控制 、 钢坯加热优化控制等 但对于生产 管理者来说 ， 更关心 的是生产物流计划编制和 控制 例如 轧制计划如何更合理地安排热送板 坯 加热炉如何合理安排炉群生产适宜炼钢一 连铸一轧制一体化管理等重要 问题 正是基于 这种背景 ， 本文从连续步进式加热炉生产物流 和热能控制结合的角度 ， 研究连续加热炉 炉群 的生 产过程 ， 设计 了连续步进式加热炉炉群生 产物流仿真系统 ， 并侧重于分析仿真结果 加热炉物流仿真系统的总体设计 设计原则 该仿真系统 的设计以 系统性 、 通用性 、 实用 性 、 直观性和 可 扩展性 为 出发点 加热炉物流仿真 系统模型 板坯温示模型 板坯 的温度分布模型是生 产仿真系统 中的重要部分 ， 关系到仿真结果 的 可靠性 本文采用近年来使用较多的加热模型 ， 即 按傅里 叶 导 热定理 描 述 的一维 加 热微 分方 收稿 日期 华 一 李靖 女 ， 岁 ， 博士生 国家九五科技攻关项 目侧 。 ， 一 一 刀 一 程 ， 该模型结构简单 ， 运算量不 大 ， 而且可 以反 映出多种操作 因素 ， 诸如钢坯 的钢种 、 热物性 、 尺寸 、 人炉分布 ， 以及各段炉温 、 在炉时 间等等 对加热过程的影 响 ， 较精确地给 出板坯断面温 度分布的实时变化规律 文献 ， 表明 ， 经过认 真校核的一维模型 是有足够的计算精度 ， 完全 满足本系统仿真生产 的精度要求 最佳炉 温的动态补偿模型 最佳炉温动态 补偿的实质是利用板坯 的离线最佳炉温 曲线和 在线地调整炉温 最佳炉 温 曲线是在板坯最佳 加热 曲线下 的炉温加热制度 ， 在实际生产中 ， 产 量波动 ， 随机干 扰等因素必然使钢温和炉 温偏 离优化温度 ， 为了消除钢温偏差 ， 就要对炉温进 行动态炉 温补偿 总体功能结构 总体设计功能 图为 图 基本参数设置模块 对连续步进式加热炉 加热炉物流仿真系统 设本参数置基 设热参数置 制计划辑轧编 炉初化空始 产仿正常生真 线加热板坯曲 显示表时间 圈 加热炉炉群生产物流仿真系统总体结构 血 七 】雌归廿。 恤 咖 叮 比 几 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2001．04．022

VoL23 Ne.3 李婧等：基于加热炉炉群生产物流仿真系统的热送热装 ·369 结构基本参数、炉个数、仿真时间步长、出炉节 奏等基本仿真参数设置、修改，建立参数文件. 余热回收预热一热二热均热 热参数设置模块：对板坯温示模型中的各 166006300900094508650 段包括吸收率、简化后的常温板坯（简称冷坯） 加热制度、热送板坯（简称热坯）的加热制度、温 示模型中时间步长等温度计算基本参数设置. 轧制计划的编辑模块：对冷热计划数据库 进行输人、修改、副除、添加等基本操作.冷计划 图2加热炉尺寸（单位：mm) Fig.2 Size of reheating furnace 指轧制计划板坯全为冷坯，热计划为轧制计划 中全部或部分为热坯. 2.2板还温示摸型的验证 空炉初始化模块：对空炉进行初始化仿真， 表1列出了在350th生产率下，热装板坯 将板坯按一定规则排满炉中，将结果保存在结 按冷装板坯的加热制度加热，温度计算结果，对 果数据库中 照出自文献2]的温度.结果表明，加热炉炉群 正常生产模块：在满足一定约束的条件下， 生产仿真系统中所建立的一维板坯温示模型是 对加热炉的正常生产进行一个或多个轧制计划 可靠的，满足系统仿真的要求 的仿真，对热计划可以按专用炉制度和非专用 表1热装板坯按冷装板坯的加热制度加热的结果 炉制度仿真.非专用炉制度生产是指在进行生 Table 1 Results of hot charging slab heated by the heating system of cold charging slab ℃ 产时无论冷计划还是热计划，板坯的入炉顺序 表面温度 中心温度 都按1,2…号炉顺序生产，专用炉生产是指当冷 冷-热坯 计算 与目标差 对照计算 对照 计划生产时，按上述正常人炉规程生产，当热坯 20 1251.611.61 12501220.191220 人炉生产时，计划中的热坯进人热专用炉生产， 400 1261.40 11.40 1260 1238.13 怜坯进人其他炉按人炉规程生产.这样打破了 500 1263.41 13.41 1263 1241.54 生产计划中的按顺序人炉按顺序出炉的规定， 600 1266.04 16.04 1267 1246.31 只保证按生产计划顺序出炉，即保证了计划的 800 1270.4920.49 1274 1254.40 轧制顺序.仿真结果给出人炉、出炉时间和顺 2.3减轻混装影响的措施 序、人炉号、出炉板坯温度、在炉时间等，存人结 表1表明当热板坯的人炉温度在400℃以 果数据库 下时，热坯采用冷坯加热制度加热影响程度较 时间表显示模块：按时间的顺序排列出炉 小，而当超过500℃时，表面温度超出误差范围 入炉事件. 过大，需要采取措施减轻混装的影响.本文采取 二种操作措施：一是在冷热板坯混装处空炉四和 2仿真 炉温动态补偿模型.二是节奏变换，当炉内冷热 2.1仿真基本条件 混装时，要求热坯进人二加热后出炉节奏开始 以某钢厂的连续步进式加热炉为仿真对 变快，采用热坯出炉节奏；热冷混装时冷坯进人 象，加热炉尺寸如图2，加热炉有效长度为50m. 二加热节奏后变缓，采用冷坯出炉节奏；这样使 将余热回收与预热合并，总称预热段，即简 炉温和节奏有一定的过渡，以减轻冷热板坯因 化为4段加热式，L上的点表明炉温关键点，与 加热制度不同而造成的影响 段分割点重合 2.4加热炉炉群仿真对不同工况仿真结果和分析 验证标准板坯尺寸：250mm×1250mm× (1)专用炉制和非专用炉制. 10500mm. 非专用炉制生产时，加热炉炉群所有炉均 生产率：冷装350th. 由冷坯过渡到热坯生产中，这样每炉都会因冷 加热温度及均匀性：出炉表面温度要求加 热坯过渡而浪费能量和生产能力.在热板坯数 热到(1250±10)℃，表面与中心温差小于35℃. 量有限时，每炉不能形成大批量的热坯生产，不 板坯的热参数按文献[4,5]取值，人炉热坯 能很好体现热送热装的效益.专用炉生产的好 的中心和表面温度差取80℃阿 处在于当热送热装产量不大，热送热装率较低

如 李靖等 基于加热炉炉群生产物流仿真系统 的热送热装 余热回收 预热 一热 二热 均热 一 。 圈 加热炉尺寸 单位 口 啥 肠 比七。 如 板坯温示模型的验证 表 列 出了在 比 生产率下 ， 热装板坯 按冷装板坯的加热制度加热 ， 温度计算结果 ， 对 照 出 自文献 〕的温度 结果表明 ， 加热炉炉群 生产仿真系统中所建立 的一维板坯温示模型是 可靠的 ， 满足系统仿真 的要求 衰 热装板坯按冷装板坯的加热翻度加热的结果 】 七 比 飞恤 肠 血 加 血 血 加 ℃ 计算 表面温度 与 目标差 中心温度 对照 计算 对照 一 ︸只 结构基本参数 、 炉个数 、 仿真时间步长 、 出炉节 奏等基本仿真参数设置 、 修改 ， 建立参数文件 热参数设置模块 对板坯温示模型 中的各 段包括吸收率 、 简化后 的常温板坯 简称冷坯 加热制度 、 热送板坯 简称热坯 的加热制度 、 温 示模型 中时间步长等温度计算基本参数设置 轧制计划 的编辑模块 对冷热计划数据库 进行输人 、 修改 、 侧除 、 添加等基本操作 冷计划 指轧制计划板坯全为冷坯 ， 热计划 为轧制计划 中全部或部分为热坯 空 炉初始化模块 对空炉进行初始化仿真 ， 将板坯按一定规则排满炉 中 ， 将结果保存在结 果数据库中 正常生产模块 在满足一定约束的条件下 ， 对加热炉的正常生产进行一个或多个轧制计划 的仿真 ， 对热计划可 以按专用炉制度和非专用 炉 制度仿真 非专用炉制度生产是指在进行生 产时无论冷计划还是热计划 ， 板坯 的人炉顺序 都按 ， 二 号炉顺序生产 ， 专用炉生产是指 当冷 计划生产时 ， 按上述正常人炉规程生产 ， 当热坯 人炉生产时 ， 计划 中的热坯进入热专用炉生产 ， 冷坯进人其他炉按人炉规程生产 这样打破 了 生产计划 中的按顺序人炉按顺序 出炉 的规定 ， 只保证按生产计划顺序出炉 ， 即保证 了计划的 轧制顺序 仿真结果给出人炉 、 出炉 时间和顺 序 、 人炉号 、 出炉板坯温度 、 在炉时间等 ， 存人结 果数据库 时间表显示模块 按时间的顺序排列 出炉 人炉事件 仿真 仿真签本条件 以 某 钢 厂 的 连 续 步进 式 加 热 炉 为仿 真对 象 ， 加热炉尺寸如图 ， 加热炉有效长度为 将余热 回收与预热合并 ， 总称预热段 ， 即简 化为 段加热式 ， 上 的点表 明炉温关键点 ， 与 段分割点重合 验 证 标 准 板 坯 尺 寸 、 幻 生产率 冷装 比 加热温度及均匀性 出炉 表面温度要求加 热到 士 ℃ ， 表面与 中心温差小于 ℃ 板坯 的热参数按文献 ’， 取值 ， 人炉 热坯 的 中心 和表面温度差取 ℃ 顶 减轻混装影响的措施 表 表明 当热板坯 的人炉温度在 ℃ 以 下时 ， 热坯采用冷坯加热制度加热影 响程度较 小 ， 而 当超过 ℃ 时 ， 表面温度超 出误差范围 过大 ， 需要采取措施减轻混装 的影 响 本文采取 二种操作措施 一是在冷热板坯混装处空炉。 】和 炉温动态补偿模型 二是节奏变换 ， 当炉 内冷热 混装时 ， 要求热坯进入二加热后 出炉节奏开始 变快 ， 采用热坯 出炉节奏 热冷混装时冷坯进人 二加热节奏后变缓 ， 采用冷坯 出炉节奏 这样使 炉温和节奏有一定 的过渡 ， 以减轻冷热板坯 因 加热制度不 同而造成 的影 响 加热炉炉群仿真对不 同工况仿真结果和分析 专用炉制和非专用炉制 非专用 炉制生 产时 ， 加热炉 炉群所有炉均 由冷坯过渡到热坯生产 中 ， 这样每炉都会 因冷 热坯过渡而浪 费能量和 生 产能力 在热板坯数 量有 限时 ， 每炉不能形成大批量的热坯生产 ， 不 能很好体现热送热装 的效益 专用 炉 生 产 的好 处在于 当热送热装产量不 大 ， 热送热装率较低

·370· 北京科技大学学报 2001年第3期 时，或在大规模实现热送热装过渡时期，能很好 ④冷热和热冷板坯混装时空炉距离对板坯 地克服非专用炉制的缺点，充分体现热送热装 生产的影响. 的效益.因此本文重点是针对专用炉制度下保 分空5块（约6.5m)、3块（约4.5m)和1块 证出炉节奏（轧制节奏）的仿真和研究.炉数设 (约2m)3种情况仿真 为2，专用炉数设定为1. ⑤人炉规则 专用炉制下生产仿真的主要过程是：在1， 热坯人炉前冷坯按正常入炉规则人炉，为 2号炉初始化后，初始化第1块板坯达到出炉要 了使热坯提前入炉，将热坯前本应入1炉的板 求时，按冷计划的出炉节奏1,2炉交替出炉；执 坯改人2炉，即提前执行专用炉入炉规则.下文 行冷计划时入炉按轧制计划1,2号炉交替人炉 将冷热混装时开始执行专用炉人炉规则人炉到 (称正常人炉规则)：执行热计划热坯人炉时，热 第1块热坯之间的冷坯数称为变量1（表3中 坯只入1号专用炉，冷坯人2号炉（称专用炉人 aheadn1).热冷混装时，热坯全人炉后，本应改为 炉规则)，出炉节奏在一定时间变为热坯出炉节 正常人炉规则，但1炉需空炉，为使2炉不等待， 奏.热坯全人炉后，冷坯又按1,2炉交替人炉生 将热坯后冷坯若干仍连续人2炉，仍按专用炉 产，在一定时间出炉节奏又变为冷坯的出炉节 入炉规则人炉的冷坯数称变量2（表中aheadn2). 奏.出炉严格按冷热轧制计划顺序执行. 分别取变量1为2同时变量2为3，变量1为4 (2)考虑不同工况时所包含的主要因素. 同时变量2为5及两者均为0时各温度下的仿 ①不同的入炉中心温度. 真生产情况.在上述条件组合下，对于4种温度 为了能反映各温度段的热坯入炉生产情 的热板坯进行各种情况的仿真，仿真部分结果 况，仿真的热板坯以500,600,700及800℃（中心 如表3示. 温度)4种人炉温度为代表仿真在不同条件下 (3)分析 的板坯生产（见表2） 仿真结果从总体上看：500℃2.5,2min;600, ②不同出炉节奏（即生产率）的影响（表2）. 700℃2min;800℃1.7,1.5min出炉节奏下，热坯 ③不同轧制结构对生产的影响 的生产平均表面温度满足(1250±10)℃，平均表 见表2，同一人炉温度冷热板坯比例相同 面内部温差小于35℃的要求；600,700℃、1.7min 的情况下，采用不同出炉交叉方式.如600℃， 出炉节奏下平均表面内部温差大部分情况大于 3:2有两种出炉结构，一种为热、热、热、冷、冷； 35℃，小于40℃.说明本文采用的专用炉制和炉 另一种为热、热、冷、热、冷，时间间隔均为2min, 温调整策略效果不错.同一人炉温度条件下，出 周期10min 炉节奏越快，为保证节奏，热冷、冷热混装时板 表2不同板坯入炉温度、冷热还比例、出炉顺序、出炉节奏的结构 Table 2 Structures of slabs that differ in entering temperature,the proportion of cold and hot charging slabs,the order by which the slabs come out and the interval of rolling 板坯入炉温度/℃ 热冷坯出炉比例 冷热坯出炉交叉结构 出炉节奏/min 500 热冷、热、冷 2.5 500 3:2(结构1) 热、热、热、冷、冷 2.0 500 3:2(结构2) 热、热、冷、热、冷 2.0 600 3:2(结构1) 热、热、热、冷、冷 2.0 600 32(结构2) 热、热、冷、热、冷 2.0 600 2:1 热、热、冷 1.7 700 3:2(结构1) 热、热、热、冷、冷 2.0 700 3:2(结构2) 热、热、冷、热、冷 2.0 700 21 热、热、冷 1.7 800 2:1 热、热、冷 1.7 800 5:2(结构1) 热、热、热、热、热、冷、冷 1.5 800 5:2(结构2) 热、热、热、冷、热、热、冷 1.5 注：表中出炉节奏为热计划生产时两炉总出炉节奏，即轧制节奏；生产冷计划时，出炉节奏（轧制节奏）为2.5m

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 时 ， 或在大规模实现热送热装过渡时期 ， 能很好 地克服非专用炉制 的缺点 ， 充分体现热送热装 的效益 因此本文重点是针对专用炉制度下保 证出炉节奏 轧制节奏 的仿真和研究 炉数设 为 ， 专用炉数设定为 专用炉制下生产仿真的主要过程是 在 ， 号炉初始化后 ， 初始化第 块板坯达到 出炉要 求时 ， 按冷计划的出炉节奏 ， 炉交替 出炉 执 行冷计划时入炉按轧制计划 ， 号炉交替入炉 称正常人炉规则 执行热计划热坯人炉时 ， 热 坯只人 号专用炉 ， 冷坯人 号炉 称专用炉人 炉规则 ， 出炉节奏在一定时间变为热坯 出炉节 奏 热坯全人炉后 ， 冷坯又按 ， 炉交替人炉生 产 ， 在一定时间 出炉节奏又变为冷坯 的出炉节 奏 出炉严格按冷热轧制计划顺序执行 考虑不 同工况时所包含 的主要 因素 ①不 同的人炉 中心 温度 为 了 能反 映各温度 段 的热坯人 炉 生 产情 况 ， 仿真的热板坯 以 ， ， 及 ℃ 中心 温度 种人炉温度 为代表仿真在不 同条件下 的板坯生产 见表 ②不 同出炉节奏 即生产率 的影响 表 ③不 同轧制结构对生产 的影响 见表 ， 同一入炉温度冷热板坯 比例相 同 的情况下 ， 采用不 同出炉交叉方式 如 ℃ ， 有两种出炉结构 ， 一种为热 、 热 、 热 、 冷 、 冷 另一种为热 、 热 、 冷 、 热 、 冷 ， 时间间隔均为 ， 周期 ④冷热和热冷板坯混装时空炉距离对板坯 生产 的影 响 分空 块 约 、 块 约 和 块 约 种情况仿真 ⑤人炉规则 热坯人炉前冷坯按正常人炉规则人炉 ， 为 了使热坯提前人炉 ， 将热坯前本应人 炉的板 坯改人 炉 ， 即提前执行专用炉人炉规则 下文 将冷热混装时开始执行专用炉人炉规则人炉到 第 块热坯之间的冷坯数称为变量 表 中 热冷混装时 ， 热坯全人炉后 ， 本应改为 正常人炉规则 ， 但 炉需空炉 ， 为使 炉不等待 ， 将热坯后冷坯若干仍连续人 炉 ， 仍按专用 炉 人炉规则人炉的冷坯数称变量 表中曲 分别取变量 为 同时变量 为 ， 变量 为 同时变量 为 及两者均为 时各温度下 的仿 真生产情况 在上述条件组合下 ， 对于 种温度 的热板坯进行各种情况 的仿真 ， 仿真部分结果 如表 示 分析 仿真结果从总体上看 ℃ ， ， ℃ ℃ ， 出炉节奏下 ， 热坯 的生产平均表面温度满足 肚 ℃ ， 平均表 面 内部温差小于 ℃ 的要求 ， ℃ 、 出炉节奏下平均表面 内部温差大部分情况大于 ℃ ， 小于 ℃ 说明本文采用 的专用炉制和炉 温调整策略效果不错 同一人炉温度条件下 ， 出 炉节奏越快 ， 为保证节奏 ， 热冷 、 冷热混装时板 衰 不同板坯入炉沮度 、 冷热坯比例 、 出炉顺序 、 出炉节奏的结构 几 如， 加渭 山 ， 伍 触 恤 叨加对叱 碑 ， 功 肠 比 咖 肠城 场 。 川 勿 苗比 肠 山 纽加口 】 板坯人炉温度 ℃ 热冷坯出炉比例 冷热坯出炉交叉结构 出炉节奏 ，曰，」哎尸︸了户尸 … 份乙内‘，山 冷冷 冷热 热热熟热 冷热熟热 热热冷熟冷冷怜热漱 热 储构 防构 结构 嘴构 结构 嘴构 ‘，﹄、气护︸﹃ 嘴构 璐构 ，， ， 林挂一一 注 表中出炉节奏为热计划生产时两炉总出炉节奏 ， 即轧制节奏 生产冷计划时 ， 出炉节奏 轧制节奏 为

VeL23 No.3 李婧等：基于加热炉炉群生产物流仿真系统的热送热装 371 表3仿真结果 Table 3 Results of simulation 板坯人炉 空炉数 出炉节 平均在炉 板坯中心 板坯表面 断面平均 温度/℃ aheadn1\aheadn2 奏/min 时间血血 温度/℃ 温度/℃ 温差/℃ 523 2.5 168.1 1220.0 1250.6 28.6 500 523 2(结构1) 131.4 1218.8 1251.1 32.3 523 2(结构2) 128.5 1213.7 1249.1 35.4 52\3 2(结构1) 127.9 1217.6 1247.9 30.2 600 523 2(结构2) 128.6 1218.9 1248.5 29.6 523 1.7 107.6 1212.4 1253.3 40.8 323 2.0 133.5 1222.8 1248.5 25.7 700 323 1.7 111.9 1216.8 1254.5 37.7 345 1.7 115.5 1224.2 1258.3 33.9 345 1.7 115.5 1223.8 1251.9 28.1 800 3415 1.5 101.2 1223.1 1253.3 30.2 50M0 1.7 107.3 1215.0 1247.8 32.8 坯加热不均匀性越大，证明：第一，解决混装时 数为3，或变量1、变量2取大时，却不出现出炉 的问题是实现热送热装的关键问题之一；第二， 延迟的现象.由此看出选择空炉距离不仅要考 对系统中炉温调整策略、加热炉现场调度和计 虑冷热混装能量的损失，还要考虑对冷热坯相 划提出更高要求. 反的影响及对出炉节奏的影响.合适的空炉距 表4是以600℃热生产仿真结果为代表表 离可以使三方达到均衡. 明空炉距离对板坯生产的影响.由于采用了炉 表5以700,800℃仿真结果为代表表明不 温补偿和节奏过渡，空炉影响的冷坯数没有大 同的轧制计划结构对板坯生产的影响，从表中 的差异，但是从表中可以看出空炉距离的加大， 知连续出热冷坯（结构1）和交叉出（结构2）差 使得受影响冷板坯的各项平均温度有所升高， 别不大，700℃结构2平均温度略高，800℃结构 而热坯的各项温度在降低.当500℃热坯2min 1略高，但结构2出炉延迟少 出炉要求时，在空炉5块，变量1(ahead血1)为2、 表6以700℃数据为代表说明变量1 变量2(aheadn2)为3情况下，热板坯前三块的 (aheadn1)和变量2(aheadn2)对板坯生产的影 出炉节奏是4.7,3.2,4.8min,而600,700,800℃ 响，从表中知，700℃1.7min出炉节奏下，变量1 在相同参变量下，有不同程度的延迟.但当空炉 和变量2取大情况下，热坯平均在炉时间和温 表4600℃时空炉对板还生产的影响 Table 4 Influence of leaving room on slabs production at 600 空炉数 空炉块 冷热混装时影响的 平均在炉 平均表面 平均中心 断面平均 aheadnI aheadn2 数/块 冷坯数块 时间min 温度/℃ 温度/℃ 温差/℃ 178.5 1245.7 1208.0 1(约2m) 37.7 8 141.0 1252.3 1227.7 24.6 178.5 1246.8 1208.9 23 3(约4.5m) 37.9 133.5 1249.9 1221.9 28.0 178.5 1247.3 1209.2 38.1 5(约6.5m) 127.9 1247.9 1217.6 30.3 表5不同轧制计划结构对板坯生产的彩响 Table 5 Influence of differeace rolling plan structures on slabs production 人炉温度/℃出炉节奏/mi血平均在炉时间mi血平均表面温度/℃平均中心温度/℃断面平均温差/℃出炉延迟块数/快 2(结构1) 127.7 1247.3 1219.6 27.5 700 2(结构2) 128.5 1247.6 1220.8 26.8 1.5(结构1) 95.7 1253.7 12197 34.0 5 800 1.5(结构2) 95.4 1253.4 1218.8 35.6 2

、勺 洲 李蜻等 基于加热炉炉群生产物流仿真系统的热送热装 衰 仿真结果 介目 臼 物 山皿 肠创助 板坯人炉 沮度 ℃ 空炉数、 油暇记” 场山即而 出炉节 奏加山 平均在炉 时间 脑加 板坯中心 沮度 ℃ 板坯表面 断面平均 温差 ℃ 论巧 论日 ︵一护 论份 论份 结构 防构 嘴构 储构 一 份份 论日 、 、 铸、 、 、 、 、 温度 ℃ ， ， … ，山 坯加热不均匀性越大 ， 证明 第一 ， 解决混装时 数为 ， 或变量 、 变量 取大时 ， 却不 出现 出炉 的问题是实现热送热装的关键问题之一 第二 ， 延迟 的现象 由此看 出选择空炉距离不仅要考 对系统 中炉温调整策略 、 加热炉 现场调度和计 虑冷热混装能量 的损失 ， 还要考虑对冷热坯相 划提出更高要求 反 的影 响及对 出炉节奏的影响 合适的空 炉距 表 是 以 加℃ 热生产仿真结果为代表表 离可 以使三方达到均衡 明空 炉距离对板坯生产的影 响 由于采用 了炉 表 以 ， ℃ 仿真结果为代表表明不 温补偿和节奏过渡 ， 空 炉影 响的冷坯数没有大 同的轧制计划结构对板坯生产的影响 ， 从表 中 的差异 ， 但是从表 中可 以看出空炉距离的加大 ， 知连续 出热冷坯 结构 和交叉 出 结构 差 使得受影 响冷板坯 的各项平均温度有所升高 ， 别不大 ， ℃ 结构 平均温度 略高 ， ℃ 结构 而热坯的各项温度在降低 当 ℃ 热坯 略高 ， 但结构 出炉延迟少 出炉要求时 ， 在空 炉 块 ， 变量 为 、 表 以 ℃ 数 据 为 代 表 说 明 变 量 变 面 为 情况下 ， 热板坯前三块 的 曲 和变量 曲 对板坯生产 的影 出炉节奏是 ， ， ， 而 ， ， ℃ 响 ， 从表 中知 ， ℃ 出炉节奏下 ， 变量 在相 同参变量下 ， 有不 同程度 的延迟 但当空炉 和变量 取大情况下 ， 热坯平均在炉 时间和 温 衰 侧，℃时空炉对板坯生产的形晌 介 口匕 。 喇加 彻 加 ，肠加 代日 廿 时 的 ℃ 空炉数 空炉块 曲。 侧匕 切山 数峡 冷热混装时影响的 冷坯数峡 平均在炉 时间 平均表面 温度 ℃ 平均中心 温度 ℃ 断面平均 温差 ℃ 哟 约 哟 。 衰 万 不同轧制计划幼构对板坯生产的影晌 几 玩口朋 ’ 山口’ 皿。 门洲恤 内 ，‘ 加， 。 山加 目 人炉沮度 ℃ 出炉节奏加血 平均在炉时间 如 平均表面沮度 ℃ 平均中心温度 ℃ 断面平均温差 ℃ 出炉延迟块数峡 结构 结构 防构 结构 一

·372· 北京科技大学学报 2001年第3期 度高一些，但2号炉板坯质量不符合加热要求 况下，冷坯连续出炉的合格板坯数在10-13块， 的板坯数也多，即对2炉冷坯的加热要求更高. 不超过二加和均热的最大板坯数和14. 综合整个仿真结果得到这样一个规律：一般情 表6变量1和变量2对板还生产的影响 Table 6 Influence of variable 1 and variable 2 on slabs production 块 空炉数aheadn1\ 2号炉冷热混装时板块数 2号炉热冷混装时板块数 aheadn2 连续出炉 表面温度小于1240℃ 连续出炉 满足温度和温差要求 323 2 6 公 10 345 4 8 24 12 2.5为解决热冷和冷热混装的几种方法 度偏高或偏低，采用强加热或降温来控制板坯 ()从数据中可知，在冷热混装时，不同的热 的温度，但这可能会降低热送热装的节能效果， 坯人炉温度和出炉节奏，冷热坯的出炉温度不 增大生产调节的难度 同程度偏低，因此在排热计划中的热坯前部时， 可安排一定数量的加热温度要求不高、薄或易 3 结论 加热材质的板坯过渡，如600℃冷热混装时，可 运用系统在不同情况下热送热装生产的仿 安排8到10块薄冷坯过渡. 真，通过分析大量仿真数据，得出了各影响因素 (2)在热冷混装时，不同的热坯入炉温度和 定性或定量的规律.并针对热送热装实施中混 出炉节奏，热坯的温度不同程度偏低，而冷坯的 装问题，从计划制定和调整角度提出了若干措 温度不同程度偏高，因此热坯末可安排一定数 施和方法.该系统可用于分析与评价热送热装 量的难加热、厚或温度要求高的板坯过渡. 生产工艺，辅助编制生产计划与在线生产计划 (3)从结果中不难看出，加热制度差别越大， 调整，以及加热炉生产控制等系统研究 炉温越难调整，因此在安排计划时，要合理安排 材质、规格等使板坯加热制度差异不要太大，减 参考文献 少混装时的生产难度. 1向顺华.连铸坯热送热装过程研究：[博士论文].北 (4)在安排计划时，根据不同的热坯入炉温 京：北京科技大学，1996 度和出炉节奏，选择合适的间隔距离，提前板坯 2康国仁，杨泽宽.钢坯加热与氧化模型及仿真研究 工业炉，1998,53(3)：17 数，连续出炉的板坯数，使以实现满足轧制节奏 3 Hollander F,Zuurbier S PA.Design,Development and (生产率高)、加热炉燃耗低及板坯烧损低的综 Performance of on-line Computer Control in a 3-zone Re- 合效益. heating Furnace.ISE,1982(1):44 (⑤)采用分段式步进加热炉，利用结构可分 4蔡乔方.加热炉.北京：冶金工业出版社，195 段调整步进节奏的优点，满足冷热坯不同的加 5陈家祥.连续铸钢手册.北京：冶金工业出版社，1991 热时间要求.对于在仿真中出现的连续板坯温 6黄耀平.连铸坯保温热送的实践.轧钢，1992(3)：40 Hot Delivery and Hot Charging Based on Production Logistics Simulation System of Reheating Furnaces LI Jing,LI Sujian,GU Yunzhou Mechanical Engineering School,UST Beying,Beijing 100083,Chmna ABSTRACT The design of production logistics simulation system of reheating furnaces is introduced and the analyse of simulation results.Some characters and rules of the production planning and reheating furnaces manufacture during hot delivery and hot charging are put forward.This is used to assist production,provide reference to drawing up hot delivery and hot charging planning and integrative management. KEY WORDS reheating furnaces,production logistics simulation system,hot delivery and hot charging, production planning

北 京 科 技 度高一些 ， 但 号炉板坯质量不符合加热要求 的板坯数也多 ， 即对 炉冷坯的加热要求更高 综合整个仿真结果得到这样一个规律 一般情 大 学 学 报 佣 年 摘 期 况下 ， 冷坯连续 出炉的合格板坯数在 块 ， 不超过二加和 均热 的最大板坯数和 裹 变 和变 对板坯生产的形晌 吸 卜 血姐 二 到巨 山加 戏日 廿 空炉数助 、 号炉冷热混装时板块数 号炉热冷混装时板块数 曲 以 连续出炉 表面温度小于 ℃ 连续出炉 满足温度和沮差要求 为解决热冷和冷热混装的几种方法 从数据中可知 ， 在冷热混装时 ， 不 同的热 坯人炉温度和 出炉节奏 ， 冷热坯 的 出炉温度不 同程度偏低 ， 因此在排热计划 中的热坯前部时 ， 可安排一定数量 的加热温度要求不高 、 薄或易 加热材质的板坯过渡 ， 如 ℃ 冷热混装时 ， 可 安排 到 块薄冷坯过渡 在热冷混装时 ， 不 同的热坯人炉温度和 出炉节奏 ， 热坯的温度不 同程度偏低 ， 而冷坯的 温度不 同程度偏高 ， 因此热坯末可安排一定数 量 的难加热 、 厚或温度要求高的板坯过渡 从结果 中不难看出 ， 加热制度差别越大 ， 炉温越难调整 ， 因此在安排计划时 ， 要合理安排 材质 、 规格等使板坯加热制度差异不要太大 ， 减 少混装时的生产难度 在安排计划 时 ， 根据不 同的热坯人炉温 度和 出炉节奏 ， 选择合适的间隔距离 ， 提前板坯 数 ， 连续 出炉 的板坯数 ， 使以实现满足轧制节奏 生产率高 、 加热炉燃耗低及板坯烧损低的综 合效益 采用分段式步进加热炉 ， 利用结构可分 段调 整步进节奏的优点 ， 满足冷热坯不 同的加 热时间要求 对于在仿真 中出现 的连续板坯温 度偏高或偏低 ， 采用强加热或降温来控制板坯 的温度 ， 但这可 能会降低热送热装的节能效果 ， 增大生产调节 的难度 结论 运用系统在不 同情况下热送热装生产的仿 真 ， 通过分析大量仿真数据 ， 得出了各影响因素 定性或定量的规律 并针对热送热装实施 中混 装问题 ， 从计划制定和调整角度提出了若干措 施和 方法 该系统可用 于分析与评价热送热装 生产工艺 ， 辅助编制生产计划与在线生产计划 调整 ， 以及加热炉生产控制等系统研究 今 考 文 献 向顺华 连铸坯热送热装过程研究 〔博士论文 〕 北 京 北京科技大学 ， 康 国仁 ， 杨泽宽 钢坯加热与氧化模型及仿真研究 工业炉 ， ， 山 ， ， 四 哪口 沁“ 川川 一 毗 比 名 己 岛 加 妞心 ， 科 蔡乔方 加热炉 北京 冶金工业 出版社 ， 陈家祥 连续铸钢手册 北京 冶金工业出版社 ， 黄姐平 连铸坯保温热送的实践 轧钢 ， ， 昌叮 ， ” ， ， ， 汕心 周 代 以 幼 】 让 傲 周 助 找州 田” 别笼 丘 肥 山汀访 。 了 抽铭 加凶盼 ， 训 血 魂 田” ， 以 让 ， 尽 曲 乡 ， 拼。 血