[发明专利]一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制方法和装置

权利要求书

1.一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制方法，其特征在于，控制系统中录入有各种钢种的连续冷却转变曲线特性，在进行所述控制方法时，控制系统首先获取轧制工艺参数，所述轧制工艺参数包括：钢种M，轧件的轧制规格D、轧制速度V、初始温度Tb、目标温度Td，冷却水温度Tw、水冷箱长度值L1，则所述方法具体包括：

根据所述钢种M和相应的连续冷却转变曲线特性，确定轧件生成相变组织的临界相变温度和临界冷却速度；

根据水冷箱长度值L1和轧件的轧制速度V计算水冷时间t1，并通过所述水冷时间t1和冷却水温度Tw，计算出达到所述临界相变温度和临界冷却速度时，对应的最大水流量Qmax；

在所述Qmax范围内，获取水流量初值Q；

根据所述水流量初值Q，获取所述轧件在完成水冷阶段，进入均温阶段时，轧件的中心温度和表面温度；

根据轧件各结点的热量传递关系，计算轧件的均温温度；

判断所述均温温度和所述目标温度的绝对差值超出第一预设阈值，则调整水流量Q重新进行均温温度的计算，直到计算出能够满足所述第一预设阈值的水流量Qf。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述均温温度和所述目标温度的绝对差值小于所述第一阈值时，所述方法还包括：

获取轧件达到所述均温温度的时间，并根据轧件的轧制速度，计算得到均温距离L2。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述水流量初值Q，获取所述轧件在完成水冷阶段，进入均温阶段时，轧件的中心温度和表面温度，具体包括：

根据钢种的特性确定结点的空间步长△r和时间步长△t，将轧件的半径分成n-1个△r，每隔△r定义1个结点，即n个结点；

根据热量的传递形式，推导出各结点之间在不同时间步长△t的热量传递关系；

根据水流量初值Q，推导轧件表面在水冷阶段的热流密度q1；

依据所述热流密度q1和各结点之间的热量传递关系，计算完成水冷阶段，进入均温阶段时，轧件的中心温度和表面温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据轧件的热量传递形式，计算轧件的均温温度，具体包括：

依据斯蒂藩-玻尔兹曼公式，推导轧件表面在均温阶段的热流密度q2；

依据所述热流密度q2和所述各结点之间的热量传递关系，计算轧件的均温温度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述均温温度，具体为：

轧件的中心温度和表面温度的绝对差值在第二预设阈值内，则此时获取的中心温度和/或表面温度为所述均温温度；则所述方法还包括：

判断轧件的中心温度和表面温度的绝对值超出第二预设阈值，则延长均温时间重新进行均温温度的计算，直到计算出能够满足所述第二预设阈值的均温时间。

6.根据权利要求2-4任一所述的方法，其特征在于，依据所述空间步长△r和时间步长△t，计算各结点之间的热量传递关系，具体包括：

应用热焓场代替温度场进行计算，将热焓场的偏微分方程应用泰勒级数展开式，结合控制容积法进行推倒，得出中心、内部、边界结点的显式差分方程，即各结点之间的热量传递关系。

通过所述显式差分方程计算各结点在不同时刻的温度。

7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将最终能够满足控温轧制工艺生产需求的水流量Qf和均温长度L2，呈现给操作人员；

所述控温轧制工艺生产需求包括：控温轧件表面不生成相变组织、均温温度和目标温度绝对差值在所述第一预设阈值内。

8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，当水流量调整到Qmax时，仍然无法计算得到满足所述第一预设阈值的均温温度时，所述方法还包括：

调整轧制工艺参数中水箱长度值L1，并依据所述最大水流量Qmax，重新计算轧件的均温温度；直到能够获水流量Qf，所述水流量Qf满足均温温度和所述目标温度的绝对差值在所述第一预设阈值内。

9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，所述相变组织为对最终产品性能不利影响的组织，包括：

马氏体、贝氏体、铁素体、珠光体中的一种或者多种。

10.一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制装置，其特征在于，所述装置包括输入模块、显示模块、处理器和存储模块，具体的：

所述输入模块，用于接收用户输入的轧制工艺参数；

所述处理器，用于根据所述钢种M和相应的连续冷却转变曲线特性，确定轧件生成相变组织的临界相变温度和临界冷却速度；根据水冷箱长度值L1和轧件的轧制速度V计算水冷时间t1，并通过所述水冷时间t1和冷却水温度Tw，计算出达到所述临界相变温度和临界冷却速度时，对应的最大水流量Qmax；在所述Qmax范围内，获取水流量初值Q；根据所述水流量初值Q，获取所述轧件在完成水冷阶段，进入均温阶段时，轧件的中心温度和表面温度；根据轧件各结点的热量传递关系，计算轧件的均温温度以及达到均温温度所需的均温时间；判断轧件的中心温度和表面温度的绝对值超出第二预设阈值，则延长均温时间重新进行均温温度的计算，直到计算出能够满足所述第二预设阈值的均温时间；判断所述均温温度和所述目标温度的绝对差值超出第一预设阈值，则调整水流量Q重新进行均温温度的计算，直到计算出能够满足所述第一预设阈值的水流量Qf；

所述存储模块，用于存储各种钢种的CCT曲线；

所述显示模块，用于显示用户输入的参数和最后计算的结果。