[发明专利]一种中厚板淬火工艺的控制方法

权利要求书

1.一种中厚板淬火工艺的控制方法，包括钢板淬火策略制定、淬火参数的模型计算和淬火规程的制定，其特征在于首先根据钢板计划信息和模型参数信息，自动选择四种淬火方式之一：水冷、汽雾冷、强风冷和空冷，并制定相应冷却策略；再根据冷却设备结构尺寸和控制参数初始化冷却参数，计算钢板表面综合换热系数；结合热物性参数模型，根据导热方程计算钢板温降，不断优化淬火参数，直至冷速、终冷温度均达到目标值；最后进行组织性能分析和冷却规程制定，并将计算好的规程发送至数据库、PLC和界面。

2.根据权利要求1所述的一种中厚板淬火工艺的控制方法，其特征在于自动选择冷却方式及制定相应冷却策略的步骤如下：

根据获取的钢板计划信息调用数据库中的模型参数，比对相近参数后自动选择冷却方式；

若冷却方式为水冷，根据目标冷速、终冷温度和淬后性能制定冷却路径，结合水冷设备结构尺寸、供水水力模型、管嘴出流水力模型初始化各水冷段喷嘴开闭方式、水量、水比、辊速和中间温度，初始化水冷前钢板温度分布；利用水冷综合换热系数模型、热物性参数模型和钢板温降模型计算高压水冷段温降，通过调整高压段冷却策略使中间温度满足目标要求，利用相同步骤计算淬火机低压水冷段温降，通过调整低压段冷却策略使终冷温度和冷速满足目标要求；

若冷却方式为汽雾冷，根据目标冷速、终冷温度和淬后性能制定冷却路径，结合汽雾冷却设备结构尺寸和气液两相耦合计算模型初始化汽雾冷却策略和冷前钢板温度分布；利用汽雾冷综合换热系数模型、热物性参数模型和钢板温降模型计算各汽雾冷却段温降和冷速，不断调整冷却策略使计算终冷温度和冷速满足目标要求；

若冷却方式为强风冷，根据目标冷速、终冷温度和淬后性能制定冷却路径，结合强风冷却设备结构尺寸、喷射参数模型和风温模型初始化冷却策略和冷前钢板温度分布；利用强风冷却综合换热系数模型、换热器换热模型和钢板温降模型循环计算各强风冷却段温降和冷速，不断调整冷却策略使计算终冷温度和冷速满足目标要求；

若冷却方式为空冷，根据辐射温降模型、对流温降模型和接触温降模型计算冷却时间和冷速；

各冷却方式冷却参数计算完毕后，绘制冷却曲线，利用临界冷速模型和淬透性预测模型计算淬透层深度，预测淬后钢板性能；之后，制定冷却规程，并将规程发送至数据库、PLC和界面。

3.根据权利要求1所述的一种中厚板淬火工艺的控制方法，其特征在于水冷综合换热系数通过如下计算过程取得：首先结合喷嘴结构尺寸，利用射流冲击换热特性计算喷嘴射流雷诺数和普朗特数；再利用射流冲击钢板表面努塞尔数与雷诺数、普朗特数、喷射距离、喷嘴直径和喷射角的关系函数建立努塞尔数计算模型；之后，利用射流冲击局部换热系数与钢板表面努塞尔数的关系函数确定综合换热系数初始值；最后，基于反传热法，利用钢板表面换热条件、综合换热系数初始值和导热差分方程计算某一冷却段钢板终冷温度，将计算值与实测温度比较，不断修正综合换热系数初始值，直至计算值逼近测量值，此时的换热系数即为该冷却段在特定喷水条件下的综合换热系数。

4.根据权利要求3所述的一种中厚板淬火工艺的控制方法，其特征在于努塞尔数计算模型为                                                ，其中，A₁，A₂，x₀，d_x为Nu/Re^0.7分布函数的系数；利用反传热法建立的综合换热系数计算模型为：淬火一段， ，，淬火二段，，，其中，，，w为水量，v为辊速，A₁~A₄、B₁~B₅、D₁~D_n和E₁~E_n为系数。