[发明专利]一种层流冷却温度场的建模方法及系统

摘要

本发明公开了一种层流冷却温度场的建模方法，具体为将带钢沿长度和厚度方向划分为网格；将带钢运动转换为冷水阀门的反向同速运动，计算当前时刻冷水阀门相对带钢的位置，以判定钢段处于水冷散热模式还是空冷散热模式；在对应散热模式下，对钢段的表层钢块按照热辐射散热、空气对流散热、水对流散热和热传导散热进行温度计算，对钢段的内层钢块层按照热传导散热进行温度计算。本发明还提供了实现上述方法的系统。本发明能够确定钢板在层流冷却过程中每个时刻的温度值，同时获取钢板在厚度和长度方向的温度场，对层流冷却生产过程有很好的指导作用。

主权项

一种热轧带钢层流冷却温度场建模方法，包括以下步骤：(1)带钢网格划分步骤：将带钢沿长度和厚度方向划分为网格，令第i段第j层的钢块表示为(i,j)，i＝1,…,M，j＝1,…,N，M表示总段数，N表示总层数；(2)钢段冷却模式确定步骤：将带钢运动转换为冷水阀门的反向同速运动，计算当前时刻冷水阀门相对带钢的位置；若带钢的第i段钢正对冷水阀门处，则判定第i段钢处于水冷散热模式，否则，判定第i段钢处于空冷散热模式；(3)钢块温度计算步骤，包括表面钢块温度计算子步骤和内部钢块温度计算子步骤，具体为：表面钢块温度计算子步骤：计算第i段钢上表面钢块(i,1)和下表面钢块(i,N)的热含量变化率dQ(i,1)＝dQ(i,N)＝dQ辐射+dQ表面对流+dQ内节点传热，dQ辐射表示钢块(i,1)或(i,N)表面辐射的热量变化率，dQ表面对流表示钢块(i,1)或(i,N)在水冷散热模式下或空冷散热模式下的对流散热变化率，dQ内节点传热表示钢块(i,1)或(i,N)与其同段钢内相邻节点的传热变化率；对第i段钢表面钢块(i,1)和(i,N)的热含量变化率积分运算得到钢块(i,1)和(i,N)在当前时刻的热量，进而确定钢块(i,1)和(i,N)在当前时刻的温度；内部钢块温度计算子步骤：计算第i段钢内的钢块(i,j),j＝2,…,N‑1的热含量变化率dQ(i,j)＝dQj‑1(i,j)+dQj+1(i,j)，dQj‑1(i,j)是指钢块(i,j)与钢块(i,j‑1)之间的热含量变化率，dQj+1(i,j)是指钢块(i,j)与钢块(i,j+1)之间的热含量变化率；对第i段钢内部钢块(i,j),j＝2,…,N‑1的热含量变化率积分运算得到钢块(i,j),j＝2,…,N‑1在当前时刻的热量，进而确定钢块(i,j),j＝2,…,N‑1在当前时刻的温度。