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加热炉锻坯装炉节能问题描述九分裤

加热炉
2022年07月26日

2017-03-01 20:01:50来源：贤集网

锻坯装炉的特点

在锻造生产过程中，由于锻坯的材料、形状和尺寸常常存在差异，对装炉调度的方案及相关参数的选择都会产生相应的影响。其影响及特点主要包括如下几个方面。(1)材料方面:由于不同材料的物理特性不一致，其对始锻温度及保温时间等参数均有所不同，从而对锻坯装炉过程带来一定的影响。其影响的调度参数主要包括:1)锻坯材料的不同，其装炉允许温度不同；2)锻坯材料的不同，锻坯始锻温度不同；3)锻坯材料始锻温度的不同决定加热炉最高温度的不同；4)锻坯材料的不同，加热升温至始锻温度的时间不同；5)锻坯材料的不同，其在始锻温度下要求的最小保温时间和允许的最大保温时间不同。

(2)形状和尺寸方面:在锻坯材料相同的条件下，锻坯的形状和尺寸均对加热时间等参数有一定的影响。一般来说，锻坯的形状为圆钢和方钢，其对调度参数的影响主要表现为:1)圆钢的直径d与方钢的边长l相同时，装炉允许温度和在始锻温度下最大允许保温时间相同；2)锻坯加热的时间与其长度无关，只与边长或直径有关；3)同一形状的锻坯，尺寸越大，加热时间越长。一般来说，对不同材料的装炉优化，主要采取聚类优化等方式进行研究。

在相关研究的基础上，以同种材料的装炉过程为研究对象，重点研究锻坯的形状和尺寸、质量和数量对调度方案带来的影响，即考虑锻坯的质量、升温至始锻温度时间、始锻温度下保温时间和在始锻温度下最大允许保温时间等优化参数，开发相应的节能调度方案。

面向形状和尺寸的锻坯装炉节能调度问题

一般来说，锻坯装炉操作的主要要求有:(1)加热炉的最高加热温度须高于锻坯材料的始锻温度；(2)锻坯加热必须满足其材料的加热时间和保温时间要求；(3)不能超过锻坯在始锻温度下最大允许保温时间；(4)锻坯在锻打前只能在加热炉中保温等待，不能停留在加热炉外等待；(5)加热炉的出坯规则是先进先出；(6)加热炉中的锻坯数量不能超过最大存储量；(7)加热炉的装坯、步进、出坯的操作与其在加热炉中的位置、存放时间相关；(8)调度任务中的锻坯须为同一种材质或相近的材质，加热炉最高温度相同。

目前，在锻造生产中锻造加热炉的常规装坯方法，是根据加热炉的数量和容量来执行的。其一般常规所采用的任务分配方法为:(1)在单一加热炉的情况下，根据加热炉的容量将锻坯分为若干等份，每份的质量不大于加热炉的容量，加热炉尽量充满。每份锻坯同时装炉，当加热完成后再同时出炉；(2)在多加热炉的情况下，先根据加热炉的数量将锻坯分成等数量的若干小批，每小批的锻件质量相近，然后再根据加热炉的容量，将每小批的锻坯分成若干等份，每份的质量不大于加热炉的容量。每份锻坯同时装炉，当加热完成后再同时出炉。

该常规调度方案基本能满足锻坯的工艺要求和加热规范，但由于锻坯大小形状各异，每批装炉的锻坯必须要满足最长加热时间的锻坯后(即形状最大的锻件)才能出炉，很多小尺寸的锻坯过早的达到了始锻温度后，只能在加热炉中等待，加热炉利用率不高，增加了无谓的时间等待和能量损耗。因此，如果能够根据锻坯的形状和尺寸合理安排锻件的摆放方式和顺序，则能够极大地降低所有锻坯的总加热时间，提升加热炉利用率，有效实现加热炉的节能。

优化目标的提出

综合考虑锻坯的质量、升温至始锻温度时间、始锻温度下保温时间和在始锻温度下最大允许保温时间等因素，对加热炉、锻坯顺序进行组合分配，开发节能方案。锻造加热炉装坯调度问题可归纳为如何确定每件锻坯的加热炉号和装炉顺序的组合优化难题。对这一问题提出锻坯装炉容量差率为优化目标函数，即加热炉在单位时间内的最大容量与实际存储量之差的平均值。该值反映了加热炉的有效利用率，值越小加热炉利用率越高，反之则利用率越低。