一种板带热轧过程表面换热系数的预测方法
【专利摘要】本发明公开了一种板带热轧过程表面换热系数的预测方法，包括利用有限元模型和换热修正公式来预测板带表面换热系数，依据板带的实测温度和计算温度的比较值，来确定板带表面的换热系数。本发明针对板带热轧过程预测热轧板带表面换热系数，可以获得整个轧制过程板带表面换热系数变化，信息详尽准确，能够获得很高的板带表面换热系数预测精度，为轧制过程提供设定和优化参数；应用性强，计算效率高；本发明适用于热连轧过程的粗轧机和精轧机。
【专利说明】一种板带热轧过程表面换热系数的预测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于轧制【技术领域】，特别涉及一种板带热轧过程表面换热系数的预测方法。
【背景技术】
[0002]板带热轧过程板带表面换热系数预测是实现工艺参数优化、冷却装置特性研究、温度场精确控制和提高产品质量的重要参数。热轧过程板带经历空冷过程、水冷过程和轧制接触过程，因而表面换热系数与环境温度、冷却介质特性、冷却方式、钢板状态和工艺参数等均密切相关，增加了表面换热系数预测和测量难度。
[0003]目前热轧过程换热系数的获得主要依赖现场测量和反向热传导法。现场测量虽然便捷，但是受主、客观因素影响较大，不能得到全面准确的换热系数信息；反向热传导法主要依靠依靠现场温度测量数据，利用传热学原理进行系数回归，该方法依赖于现场试验条件和实验数据，计算方法不够灵活，计算精度往往较低。另外，目前反向热传导法主要应用于轧辊表面换热系数和轧后层流冷却过程板带表面对流换热系数预测。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]本发明的目的是针对现有技术中预测热轧过程板带表面换热系数的各种方法精度低和专业性不强等缺点，提供一种预测热轧过程板带表面换热系数的方法。
[0006]( 二 )技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供一种板带热轧过程表面换热系数的预测方法，包括:
[0008]步骤1:在热轧板带宽度方向和厚度方向上进行单元划分，建立有限元分析模型；
[0009]步骤2:采集板带热轧过程的参数，包括:
[0010]控制参数，包括阶段数、每一阶段最大迭代次数、设定误差；
[0011]材料热物性参数，包括热传导系数、比热、密度；
[0012]单元划分信息，包括板带宽度单元数和厚度单元数；
[0013]板Ti?初始彳H息，包括览度、厚度及表面温度；
[0014]轧制过程的轧制参数，包括初始板坯厚度，道次轧制的出口厚度，轧制压力，除磷水流量；
[0015]温度及时间信息，包括轧辊温度，除鳞水温度，环境温度，板带表面阶段温度，每一阶段经历时间；
[0016]步骤3:确定初始换热系数h
[0017]热轧过程包括空冷阶段、除磷或者水冷阶段和轧制阶段，轧制过程不同阶段的换热系数初始值如下:
[0018](I)热轧板带在空冷阶段，换热系数初始值通过式(I)计算:[0019]HCAj0 = 1.1X [(T-Tair)/b]°-25+0.ε.(T+Tair) (T2+Tair2) (W/m2K) (I)
[0020]其中:。=5.67X 10_8W/(m2.K4) ； ε为黑度系数，T为板带表面温度，Tair为环境温度，b为板带宽度；
[0021](2)热轧板带在除磷或者水冷阶段，换热系数初始值通过式(2)计算:
[0022]HCffj0 = 124.7Xwa663X 10_0.00147(τ_273.16) (ff/m2K) (2)
[0023]其中，w为水流密度，T为板带表面温度；
[0024](3)热轧板带在轧制阶段，换热系数初始值通过式(3)计算:
[0025]HCEj0 = 695pm-34400 (ff/m2K) (3)
[0026]式中:pm为轧制压力；
[0027]步骤4:
[0028]利用有限元计算基本原理，计算四边形等参单元的型函数；
[0029]步骤5:建立温度场有限元求解的线性方程组
[0030](I)建立热传导微分方程，二维热传导的基本方程为:
【权利要求】
1.一种板带热轧过程表面换热系数的预测方法，其特征在于，包括: 步骤1:在热轧板带宽度方向和厚度方向上进行单元划分，建立有限元分析模型； 步骤2:采集板带热轧过程的参数，包括: 控制参数，包括阶段数、每一阶段最大迭代次数、设定误差； 材料热物性参数，包括热传导系数、比热、密度； 单元划分信息，包括板带宽度单元数和厚度单元数； 板带初始信息，包括宽度、厚度及表面温度； 轧制过程的轧制参数，包括初始板坯厚度，道次轧制的出口厚度，轧制压力，除磷水流量; 温度及时间信息，包括轧辊温度，除鳞水温度，环境温度，板带表面阶段温度，每一阶段经历时间； 步骤3:确定初始换热系数h 热轧过程包括空冷阶段、除磷或者水冷阶段和轧制阶段，轧制过程不同阶段的换热系数初始值如下: (1)热轧板带在空冷阶段，换热系数初始值通过式(I)计算:
2.根据权利要求1所述的板带热轧过程表面换热系数的预测方法，其特征在于，在步骤6之后还包括: 根据迭代次数判断轧制过程中某一阶段的换热系数计算是否结束；如果此阶段换热系数计算没有结束，迭代次数增加，继续计算；如果此阶段换热系数计算结束，那么进行下一阶段，判断整个轧制过程是否结束； 如果整个热连轧过程换热系数计算没有结束，那么采集数据继续进行下一阶段计算，如果结束，预测 各个阶段换热系数过程结束。
【文档编号】G06F17/50GK103761370SQ201410001649
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】梅瑞斌, 李长生, 刘相华 申请人:东北大学