[发明专利]一种预测热轧过程板带温度场的二维交替差分方法

摘要

本发明提供一种预测热轧过程板带温度场的二维交替差分方法，属于轧制技术领域。该方法通过(1)收集板坯来料参数和轧制过程数据；(2)对板带横截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；(3)根据不同轧制过程的工艺参数，确定边界条件和内热源；(4)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；(5)采用追赶法快速求解差分方程组，得到板带的瞬态温度场；完成预测。该方法综合考虑了热轧过程的现场工况和边界条件，通用性好；能够预测整个热轧过程各阶段的板带温度场及整个热轧线板带温度场，信息详细准确，预测精度高；计算热轧板带温度场时间短、效率高，可离线使用，也可在线使用。

主权项

1.一种预测热轧过程板带温度场的二维交替差分方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)收集板坯来料参数和轧制过程数据；(2)对板带横截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；(3)根据轧制过程的工艺参数，确定边界条件和内热源；(4)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；(5)采用追赶法快速求解差分方程组，得到板带的瞬态温度场；所述步骤(1)中板坯来料参数包括板坯厚度、板坯宽度、板坯温度；轧制过程数据包括轧制参数、材料的热物性参数、差分网格划分信息和控制参数，其中，轧制参数包括粗轧每道次的压下量、精轧各机架的压下量、轧制力、轧制功率、辊道速度、除鳞水流量、机架间冷却水流量、轧辊温度、轧辊半径，材料的热物性参数包括材料的热导率、比热容、密度，差分网格划分信息包括板带二维模型的厚度网格数和宽度网格数，控制参数为热轧各阶段的迭代计算步长；所述步骤(3)具体包括如下步骤：a)确定空冷过程换热系数，其中，换热系数包括辐射传热系数和对流传热系数；b)确定除鳞阶段换热系数；c)确定轧制过程板带与工作辊之间的换热系数；d)确定内热源强度，其中，内热源强度在水冷区和空冷区为零，轧制过程中的内热源包括：塑性变形所产生的变形热，板带与轧辊相对滑动产生的摩擦热；e)确定层流冷却水冷换热系数；所述步骤a)中辐射传热系数h_r为：h_r＝σε(T_Su²+T_f²)(T_Su+T_f)式中：ε为辐射率，T_Su为带钢表面温度，T_f为环境温度，σ为斯忒藩‑玻耳兹曼常数；对流传热系数h_c为：式中，v_s为带钢速度。