[发明专利]一种铝带冷轧机工作辊边部感应加热辊温预测方法

说明书

本发明涉及一种铝带冷轧机工作辊边部感应加热辊温预测方法，包括以下步骤:步骤S1:获取轧辊参数、板带参数和轧制过程数据；步骤S2:对轧辊的横断面进行差分网格的划分，并为网格节点编号，建立有限差分模型；步骤S3:根据不同轧制过程中的工艺参数，确定边界条件和内热源；步骤S4:采用显隐交替差分格式，将导热微分方程转化为差分方程格式；步骤S5:采用追赶法和高斯赛德法求解差分方程组，得到轧辊的瞬态温度场。本发明克服了现有冷轧机由于缺乏辊温传感器而完全凭经验进行工作辊边部加热的缺陷，实现感应加热操作基于监督的准确实施，提高轧辊边部温降控制的准确性，避免由于辊温过热引起的生产事故。

技术领域

本发明涉及冷轧机轧辊检测领域，具体涉及一种铝带冷轧机工作辊边部感应加热辊温预测方法。

背景技术

铝带冷轧机在轧制宽薄铝合金带材产品时，容易出现紧边轧制现象，特别是高速轧制和高强牌号的铝合金产品，这个问题更加严重。紧边轧制不仅引起带材板形不良和边部裂纹，更严重会引起断带，影响生产的正常进行。轧辊通过边部感应加热减小轧辊边部温降，从而有效改善和消除紧边轧制现象，具有加热快，效率高的优点。

在冷轧机轧辊边部感应加热过程中，需要对轧辊辊温实时监测，以实现轧辊局部过热预警和轧辊边部温降控制，而现有冷轧机没有在线辊温传感器，对辊温的过热预警完全凭操作经验。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铝带冷轧机工作辊边部感应加热辊温预测方法，克服了现有冷轧机由于缺乏辊温传感器而完全凭经验进行工作辊边部加热的缺陷。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铝带冷轧机工作辊边部感应加热辊温预测方法，包括以下步骤:

步骤S1:获取轧辊参数、板带参数和轧制过程数据；

步骤S2:对轧辊的横断面进行差分网格的划分，并为网格节点编号，建立有限差分模型；

步骤S3:根据不同轧制过程中的工艺参数，确定边界条件和内热源；

步骤S4:采用显隐交替差分格式，将导热微分方程转化为差分方程格式；

步骤S5:采用追赶法和高斯赛德法求解差分方程组，得到轧辊的瞬态温度场。

进一步的，所述轧辊参数包括轧辊半径、轧辊温度；板带参数包括板带厚度、板带温度；所述轧制过程数据包括轧制工艺参数、轧辊与板带的热物性参数、差分网格划分信息和控制参数，其中，轧制工艺参数包括每一道次的压下量、轧制力、轧制速度、电磁感应器加热的频率、电磁感应加热器的电流密度，轧辊与铝带的热物性参数包括导热系数、比热容、密度；差分网格划分信息包括轧辊二维模型的厚度网格数和宽度网格数，控制参数为迭代计算的时间步长。

进一步的，所述步骤S3具体为:

a)确定换热系数，其中，换热系数包括轧辊的空气对流换热系数、水冷对流换热系数；

b)确定轧制过程中轧辊与板带的换热系数；

c)确定内热源大小，其中内热源大小在水冷区与空冷区为零，轧制过程中的内热源包括：轧辊与板带相对滑动产生的摩擦热、塑性变形热；

d)确定电磁感应热生成率。

进一步的，所述轧辊的空气对流换热系数和水冷换热系数，具体为：

空气对流换热系数：

式中：ΔT-轧机工作辊表面的温度与周围空气温度差值；

水冷换热系数：