加热炉是热轧生产线上的一个重要设备,其主要功能是将钢坯加热到符合轧制要求的温度。钢坯加热的质量直接影响钢材成品的质量、产量、能源消耗和轧机寿命。因此,关于加热炉建模的研究对于提高加热效率,减小钢铁行业能耗有着重要意义。本文以蓄热式加热炉为研究背景,首先通过分析钢坯传热机理,建立钢坯在三维温度场下的导热微分方程,并讨论其边界条件与初始条件。结合工程实际建立了基于总括热吸收率的钢坯二维温度预报模型。考虑炉内各段工作状态不同,总括热吸收率必然不同的情况,本文按照加热炉的物理段将总括热吸收率进行区分,形成了基于分段总括热吸收率的二维模型。炉膛总括热吸收率的选取对于模型的计算准确性至关重要,本文首先对炉膛总括热吸收率的几种参数辨识方法进行了讨论,并从实际生产出发,采用粒子群算法对炉膛总括热吸收率进行辨识,通过粒子群可以得到稳定工况下的总括热吸收率,为模型在线运行时的总括热吸收率参数提供了初值。总括热吸收率随生产过程运行状态而改变,准确的数学模型应该具备在线校正能力。本文结合模糊推理与过程监测的方法对总括热吸收率进行了在线校正,由模糊推理提供校正总量,而校正比例则由过程监测提供。校正参数后的模型计算结果更加精确,提高了模型对工况变化的自适应能力。利用现场实际数据的仿真实验结果表明,本文建立的钢坯温度预报模型能够比较准确地计算出炉内钢坯温度分布,而过程监测与模糊推理相结合的模型在线校正方法对减少钢坯出炉温度计算误差有明显效果。