[发明专利]一种预测冷轧带钢温度场的计算方法

摘要

本发明涉及轧制过程控制领域，尤其涉及一种预测冷轧带钢温度场的计算方法，其特征在于，将带钢入口温度、变形热和热传导因素引入冷轧带钢温度场的预测模型中，采用数值积分法计算辊缝中的变形热和摩擦热，则辊缝中带钢的表面温度为：与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)考虑了沿板宽方向接触弧长的变化，建立了冷轧过程中轧辊与带钢的摩擦热和辊缝内带钢的塑形变形热的计算模型，采用数值积分方法计算了冷轧过程中的摩擦热和变形热，能获得很高的温度预测精度和整个轧制过程板带温度分布的详细信息，为轧制过程提供了设定和优化的参数；2)由于采用数值积分法，非常适合引入计算机控制，提高了计算效率，应用性强。

主权项

1.一种预测冷轧带钢温度场的计算方法，其特征在于，将带钢入口温度、变形热和热传导因素引入冷轧带钢温度场的预测模型中，采用数值积分法计算辊缝中的变形热和摩擦热，则辊缝中带钢的表面温度值为：TBj=TE+Qvj+QRBj-QLjcWB·ρB]]>公式1公式1中：j为将辊缝中的带钢沿带钢长度方向划分n个区域中的第j个区域；为带钢第j个区域表面温度，单位℃；T_E为带钢入口温度，单位℃；为第j个区域带钢的变形热，单位J/m³；为第j个区域带钢的摩擦热，J/m³；单位为第j个区域带钢热传导损失的热量，单位J/m³；为带钢的热比容，单位J/kgK；ρ_B为带钢的密度，单位kg/m³；其中，摩擦热是计算辊缝中的带钢受轧辊的摩擦产生的摩擦热，假设产生的摩擦热全部被带钢和轧辊吸收，则产生的摩擦热为：QRj=2·Σj=1nδvi·μ·(1+hA·vEhi).1hA·vE·dx]]>公式2公式2中：为第j个区域产生的摩擦热，单位J/m³；为垂直带钢的张力，单位KN；μ为摩擦因数；h_A为入口带钢厚度，单位m；h_E为出口带钢厚度，单位m；v_E为前滑速度，单位m/s；带钢在辊缝中因变形产生的相应变形热为：Qvj=Σj=1nkfjdhjhj]]>公式4公式4中：hj=hA+(hE-hA)(jn)2;]]>为带钢第j个区域强化系数；带钢热传导损失的热量是带钢沿着与轧辊的接触区域将产生的热量传递给轧辊的热量，为了计算简便，假设带钢的厚度内没有热量损失或产生，通过带钢与轧辊之间接触时间与热传导之间的关系，每个温度的影响效果通过入口第j个区域开始计算，积分后可得到所有热传导的热量为：QGesj=K·Σj=1n·ΔT(n-j)·tn-tj]]>公式5公式5中：ΔT_(n-j)为带钢长度方向温度变化量，单位℃，t_n-t_j为带钢在辊缝中的接触时间，单位秒；则带钢表面损失的热量为：QLj1=2hj+hnQGesj=K·Σj=1n·ΔT(n-j)·2·tn-tjhn+hj]]>公式6h_n和h_j是在辊缝中的带钢沿带钢长度方向第n段区域和第j个区域带钢的厚度，m；为使带钢热传导的热量计算更加准确，由于带钢在厚度方向和带钢在辊缝中长度方向上存在温度差，因此需要对带钢在辊缝中的长度方向和宽度方向上的温差进行校正，其中，针对带钢在辊缝中长度方向上的校正因子C_ZL为：CZL=2π·arctg(4.4·CRj2+3CRj+4.6·CRj)]]>公式7公式7中：CRj=hj2tkj·λjcWj·ρj;]]>hj=hA+(hE-hA)(jn)2,]]>h_j是带钢在辊缝中沿长度方向划分n个区域中第j个区域带钢的厚度，单位m；λ_j在辊缝中第j个区域带钢的热传导系数，单位W/mK；在辊缝中第j个区域带钢的热比容，单位J/kgK；ρ_j在辊缝中第j个区域带钢的密度，单位kg/m³；在辊缝中的带钢第j个区域接触轧辊的时间，单位s；针对带钢在辊缝中厚度方向温差的校正因子C_H为：CH=hjhj-1300·tKj·αB]]>公式8公式8中：αB=λBcWB·ρB;]]>从而带钢内部热传导损失的热量为：QLj2=K·CZL·CH·(TE-TW)·2·tn-tj(hE+hA)]]>公式9公式9中：T_W为入口处轧辊温度，单位℃；因此沿带钢纵向划分区域的最终热传导损失的热量为：QLi=QLj1+QLj2.]]>