一種層流冷卻溫度場(chǎng)的建模方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種層流冷卻溫度場(chǎng)的建模方法，具體為：將帶鋼沿長(zhǎng)度和厚度方向劃分為網(wǎng)格；將帶鋼運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為冷水閥門的反向同速運(yùn)動(dòng)，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻冷水閥門相對(duì)帶鋼的位置，以判定鋼段處于水冷散熱模式還是空冷散熱模式；在對(duì)應(yīng)散熱模式下，對(duì)鋼段的表層鋼塊按照熱輻射散熱、空氣對(duì)流散熱、水對(duì)流散熱和熱傳導(dǎo)散熱進(jìn)行溫度計(jì)算，對(duì)鋼段的內(nèi)層鋼塊層按照熱傳導(dǎo)散熱進(jìn)行溫度計(jì)算。本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)上述方法的系統(tǒng)。本發(fā)明能夠確定鋼板在層流冷卻過(guò)程中每個(gè)時(shí)刻的溫度值，同時(shí)獲取鋼板在厚度和長(zhǎng)度方向的溫度場(chǎng)，對(duì)層流冷卻生產(chǎn)過(guò)程有很好的指導(dǎo)作用。
【專利說(shuō)明】一種層流冷卻溫度場(chǎng)的建模方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，具體而言，它是一種層流冷卻溫度場(chǎng)的建模方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵工業(yè)是支持國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的發(fā)展水平是一個(gè)國(guó)家技術(shù)進(jìn)步和綜合國(guó)力的重要體現(xiàn)。對(duì)于熱軋帶鋼，其性能不僅取決于熱軋工藝，更決定于軋制之后的控制冷卻技術(shù)。熱卷取溫度能否控制在要求范圍之內(nèi)，則主要取決于對(duì)精軋機(jī)后熱帶鋼冷卻系統(tǒng)的控制。
[0003]通常卷取溫度隨鋼種變化而變化，即使相同鋼種，如果碳等微量元素的含量不同，卷取溫度也有不同的要求。多數(shù)鋼種的卷取溫度在670°C以下，約為570°C~650°C。通常，熱帶鋼從精軋機(jī)組出來(lái)的終軋溫度約為800°C~900°C，而大部份熱軋鋼生產(chǎn)線的輸出輥道都在幾十到一百多米，帶鋼在此段輥道上的運(yùn)行時(shí)間一般為幾秒到幾十秒之間。在如此短的時(shí)間內(nèi)要使帶鋼溫度降低200°C~350°C，僅靠帶鋼在輸出輥道上的自然冷卻是不可能的，必須要在輸出輥道上設(shè)置高效率冷卻的噴水裝置，對(duì)帶鋼上下表面噴水進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，并對(duì)噴水量進(jìn)行準(zhǔn)確控制，以滿足卷取溫度的控制要求。
[0004]由于鋼板的性能與鋼板內(nèi)部溫度分布以及變化速率有關(guān)，因此對(duì)鋼板內(nèi)部的溫度場(chǎng)的計(jì)算測(cè)量就是冶金領(lǐng)域非常重要的問(wèn)題，但是，由于軋后水冷過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生水蒸氣使鋼板表面的溫度測(cè)量非常困難，而且現(xiàn)有科技條件下鋼板內(nèi)部溫度是不可測(cè)量的，因此一般情況下在工業(yè)生產(chǎn)中采用建立溫度場(chǎng)的模型方法，通過(guò)溫度場(chǎng)的模型來(lái)計(jì)算鋼板內(nèi)部溫度的分布和變化速率。現(xiàn)有的溫度場(chǎng)模型一般只考慮厚度方向的一維的溫度場(chǎng)忽略長(zhǎng)度方向的溫度波動(dòng)，或者有些薄 鋼板只考慮長(zhǎng)度方向的溫度場(chǎng)而將厚度方向的溫度差異忽略。有些層流冷卻溫度場(chǎng)模型考慮了長(zhǎng)度和厚度方向的溫度場(chǎng)，但是僅僅是某一時(shí)刻的溫度分布，無(wú)法對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中每個(gè)時(shí)刻的溫度場(chǎng)都進(jìn)行描述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有帶剛溫度場(chǎng)建模方法的不足，提供一種帶鋼層流冷卻溫度場(chǎng)的建模方法及系統(tǒng)，其目的在于能夠確定鋼板在層流冷卻過(guò)程中每個(gè)時(shí)刻的溫度值，同時(shí)獲取鋼板在厚度和長(zhǎng)度方向的溫度場(chǎng)，對(duì)層流冷卻生產(chǎn)過(guò)程有很好的指導(dǎo)作用，克服了現(xiàn)有技術(shù)溫度測(cè)量不全面和實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題。
[0006]一種熱軋帶鋼層流冷卻溫度場(chǎng)建模方法，包括以下步驟:
[0007](I)帶鋼網(wǎng)格劃分步驟:
[0008]將帶鋼沿長(zhǎng)度和厚度方向劃分為網(wǎng)格，令第i段第j層的鋼塊表示為(i，j), i =
I,…，M, j = I,…，N, M表示總段數(shù)，N表示總層數(shù)；
[0009](2)鋼段冷卻模式確定步驟:
[0010]將帶鋼運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為冷水閥門的反向同速運(yùn)動(dòng)，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻冷水閥門相對(duì)帶鋼的位置；若帶鋼的第i段鋼正對(duì)冷水閥門處，則判定第i段鋼處于水冷散熱模式，否則，判定第i段鋼處于空冷散熱模式；
[0011](3)鋼塊溫度計(jì)算步驟，包括表面鋼塊溫度計(jì)算子步驟和內(nèi)部鋼塊溫度溫度計(jì)算子步驟，具體為:
[0012]表面鋼塊溫度計(jì)算子步驟:計(jì)算第i段鋼上表面鋼塊(i，I)和下表面鋼塊(i，N)的
熱含量變化dQ(i，D = dQ(i’N) = dQ福射+dQ.；^流+dQ內(nèi)節(jié)點(diǎn)傳熱，dQ福射表不鋼塊(i, I)或(i，N)表面輻射的熱量變化率，示鋼塊(i，I)或(i，N)在水冷散熱模式下或空冷散熱模式下的對(duì)流散熱變化率，表示鋼塊(i，I)或(i，N)與其同段鋼內(nèi)相鄰節(jié)點(diǎn)的傳熱變化率；對(duì)第i段鋼表面鋼塊(i，I)和(i，N)的熱含量變化率積分運(yùn)算得到鋼塊(i，I)和(i，N)在當(dāng)前時(shí)刻的熱量，進(jìn)而確定鋼塊(i，I)和(i，N)在當(dāng)前時(shí)刻的溫度；
[0013]內(nèi)部鋼塊溫度溫度計(jì)算子步驟:計(jì)算第i段鋼內(nèi)的鋼塊(i，j), j = 1，-,N-1的熱含量變化率dQ(i，j) = (%#)+(%，j+1);對(duì)第i段鋼內(nèi)部鋼塊(i，j), j = 1，-,N-1的熱含量變化率積分運(yùn)算得到鋼塊(i，j), j = 1，-,N-1在當(dāng)前時(shí)刻的熱量，進(jìn)而確定鋼塊(i，j), j=1，…，N-1在當(dāng)前時(shí)刻的溫度。
[0014]進(jìn)一步地，所述鋼塊(i，I)或(i，N)在水冷散熱模式下或空冷散熱的對(duì)流散熱變化率dQ表面對(duì)流的計(jì)算方法為:
[0015]dQ表面對(duì)流=F.α.(T' -T0).d τ
[0016]F為鋼塊(i，I)或(i，N)的表面積，α為水冷散熱模式下或空冷散熱的對(duì)流散熱系數(shù)，T'為鋼塊(i，I)或(i，N)在前一時(shí)刻的溫度值，Ttl為帶鋼的初始溫度，τ表示時(shí)間。
[0017]進(jìn)一步地，所述對(duì)水冷散熱模式或空冷散熱模式下的流散熱系數(shù)α按照如下方式確定:
[0018]定義時(shí)間段Λ τ內(nèi)，表面積為F的鋼板在水流冷卻或者空氣冷卻作用下由溫度T1降到T2，表面積為F的鋼板在時(shí)間段Λ τ內(nèi)的散熱量Qwwiffi，計(jì)算溫度(T1-T2)A處的對(duì)流散熱系數(shù)α —Q 表面)^流 /F.(T1 T2).Λ τ 0
[0019]一種熱軋帶鋼層流冷卻溫度場(chǎng)建模系統(tǒng)，包括
[0020]帶鋼網(wǎng)格劃分模塊，用于將帶鋼沿長(zhǎng)度和厚度方向劃分為網(wǎng)格，令第i段第j層的鋼塊表示為(i, j )，i = 1，…，M, j = I,…，N, M表示總段數(shù)，N表示總層數(shù)；
[0021]鋼段冷卻模式確定模塊，用于將帶鋼運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為冷水閥門的反向同速運(yùn)動(dòng)，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻冷水閥門相對(duì)帶鋼的位置；若帶鋼的第i段鋼正對(duì)冷水閥門處，則判定第i段鋼處于水冷散熱模式，否則，判定第i段鋼處于空冷散熱模式；
[0022]鋼塊溫度計(jì)算模塊，包括表面鋼塊溫度計(jì)算子模塊和內(nèi)部鋼塊溫度溫度計(jì)算子模塊；
[0023]表面鋼塊溫度計(jì)算子模塊，用于計(jì)算第i段鋼上表面鋼塊(i，I)和下表面鋼塊(i，N)的熱含量變化dQ(i；1) = dQ(i’N) = dQ福射+dQ_對(duì)流+dQ內(nèi)節(jié)點(diǎn)傳熱，dQ福射表不鋼塊(i, I)或
(i, N)表面輻射的熱量變化率，ClQwws表示鋼塊(i，I)或(i，N)在水冷散熱模式下或空冷散熱模式下的對(duì)流散熱變化率，表示鋼塊(i，I)或(i，N)與其同段鋼內(nèi)相鄰節(jié)點(diǎn)的傳熱變化率；對(duì)第i段鋼表面鋼塊(i，I)和(i，N)的熱含量變化率積分運(yùn)算得到鋼塊(i，I)和(i, N)在當(dāng)前時(shí)刻的熱量，進(jìn)而確定鋼塊(i，I)和(i，N)在當(dāng)前時(shí)刻的溫度；
[0024]內(nèi)部鋼塊溫度溫度計(jì)算子模塊，用于計(jì)算第i段鋼內(nèi)的鋼塊(i，j), j = 1，-,N-1的熱含量變化率dQ(i，j) = (%#)+(%#);對(duì)第i段鋼內(nèi)部鋼塊(i，j)，j = 1，- ,N-1的熱含量變化率積分運(yùn)算得到鋼塊(i，j), j = 1，- ,N-1在當(dāng)前時(shí)刻的熱量，進(jìn)而確定鋼塊(i, j), j = 1，…，N-1在當(dāng)前時(shí)刻的溫度。
[0025]本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在:
[0026]本發(fā)明針對(duì)熱軋帶鋼過(guò)程中層流冷卻過(guò)程設(shè)計(jì)了溫度模型的建模方法。將鋼板按照長(zhǎng)度和厚度兩個(gè)方向劃分為網(wǎng)格小塊，針對(duì)不同段和不同層分別進(jìn)行溫度計(jì)算，增加了鋼板溫度場(chǎng)的精確性。通過(guò)控制冷卻機(jī)構(gòu)的移動(dòng)來(lái)模擬鋼板的移動(dòng)，簡(jiǎn)化了鋼板運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算；針對(duì)不同厚度層的特征采用不同的散熱模塊。不同的散熱模塊在不同的時(shí)間、空間內(nèi)作用既可以相互聯(lián)系相互耦合，又有一定的獨(dú)立性，修改一個(gè)模塊的參數(shù)不會(huì)影響其他模塊的準(zhǔn)確性。抓住帶鋼層流冷卻過(guò)程的特點(diǎn)，運(yùn)用以靜制動(dòng)的方法對(duì)層流冷卻過(guò)程進(jìn)行全面重點(diǎn)的描述。
[0027]作為優(yōu)化，在表層鋼塊溫度計(jì)算過(guò)程中，利用歷史對(duì)流散熱值迭代更新確定當(dāng)前對(duì)流散熱值，提高了計(jì)算精度。
[0028]總而言之，本模型不僅可以獲取層流冷卻鋼板動(dòng)態(tài)的溫度變化趨勢(shì)，而且可以計(jì)算出每個(gè)時(shí)刻層流冷卻鋼板的溫度變化以及鋼板沿厚度和長(zhǎng)度方向的溫度，對(duì)層流冷卻的生產(chǎn)過(guò)程有很好的指導(dǎo)價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本發(fā)明建模方法流程圖；
[0030]圖2是本發(fā)明厚度方向溫度場(chǎng)建立示意圖；
[0031]圖3是本發(fā)明長(zhǎng)度方向溫度場(chǎng)建立示意圖；
[0032]圖4是本發(fā)明鋼板位置控制計(jì)算過(guò)程示意圖。`【具體實(shí)施方式】
[0033]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0034]參見圖1，本發(fā)明建模方法具體為:
[0035](I)帶鋼網(wǎng)格劃分步驟:
[0036]在層流冷卻過(guò)程中當(dāng)鋼板的厚度達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，由于內(nèi)部熱傳導(dǎo)的速率比水冷散熱的速率慢很多，就造成了表層溫度與內(nèi)部溫度不一致的現(xiàn)象，因此這時(shí)不能把鋼板的表面溫度和內(nèi)部溫度作為一致來(lái)處理。如圖2所示，本發(fā)明沿鋼板的厚度方向自上而下將鋼板劃分為N層，具體N的數(shù)值根據(jù)鋼板的厚度大小，以及鋼板要求的終軋溫度精確度進(jìn)行確定。其中第I層和第N層是鋼板的上下表層，因此存在熱輻射散熱、空氣對(duì)流換熱、水對(duì)流換熱；同時(shí)，第I層和第N層還存在與鋼板內(nèi)部相鄰層的熱傳導(dǎo)換熱。內(nèi)部各層第2層到第η-1層存在向上向下兩個(gè)方向的熱傳導(dǎo)。
[0037]層流冷卻生產(chǎn)條件不能保證層流冷卻初始溫度穩(wěn)定輸入，而且由于鋼板再生產(chǎn)過(guò)程中采用的是加速運(yùn)行的方式，為了減少帶鋼溫度和速度的波動(dòng)對(duì)溫度場(chǎng)模型的影響，如圖3所示，本發(fā)明將長(zhǎng)度方向劃分為等長(zhǎng)度的M段，每段的長(zhǎng)度等于冷卻區(qū)單個(gè)閥門區(qū)的長(zhǎng)度。
[0038]經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度和厚度方向的劃分得到網(wǎng)格令，網(wǎng)格中第i段第j層的鋼塊表示為(i, j), i = I, “.，Μ, j = I,…，N, M表示總段數(shù)，N表示總層數(shù)。在每一鋼塊內(nèi)每一點(diǎn)的溫度一致，這樣經(jīng)過(guò)帶鋼分段處理帶鋼的溫度模型就轉(zhuǎn)換為每段的溫度模型。
[0039](2)鋼段冷卻模式確定步驟:
[0040]當(dāng)鋼板在空冷區(qū)運(yùn)行的時(shí)候，鋼板表面的散熱方式為空氣對(duì)流散熱、熱輻射散熱以及與鋼板內(nèi)部層熱傳導(dǎo)。當(dāng)鋼板運(yùn)行到水冷區(qū)的下方時(shí)，鋼板的散熱方式轉(zhuǎn)換為水對(duì)流散熱、熱輻射散熱以及與鋼板內(nèi)部層熱傳導(dǎo)。僅空氣對(duì)流散熱和水對(duì)流散熱兩者進(jìn)行的切換。由于鋼板運(yùn)行時(shí)每個(gè)結(jié)點(diǎn)都在運(yùn)動(dòng)，而且速度隨時(shí)間的變化而變化計(jì)算每個(gè)模塊的運(yùn)行軌跡非常復(fù)雜，因此本發(fā)明將帶鋼運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為冷水閥門的反向同速運(yùn)動(dòng)，替代計(jì)算確定鋼段是否處于水冷散熱位置。
[0041]將帶鋼運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為冷水閥門的反向同速運(yùn)動(dòng)，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻冷水閥門相對(duì)帶鋼的位置；若帶鋼的第i段鋼正對(duì)應(yīng)冷水閥門處，則判定第i段鋼處于水冷散熱模式，否則，判定第i段鋼處于空冷散熱模式。
[0042]圖4所示為鋼板運(yùn)行位置計(jì)算示意圖。結(jié)合圖3所示，本模型是運(yùn)用水對(duì)流散熱工作位置的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)模擬鋼板的運(yùn)行。鋼板運(yùn)行位置計(jì)算法計(jì)算出鋼板是否運(yùn)行到水冷區(qū)域。如圖所示當(dāng)冷卻閥門運(yùn)行到鋼板第i_2塊和第1-Ι塊的下方，閥門開啟對(duì)本塊進(jìn)行噴水，此兩塊的水對(duì)流散熱進(jìn)行工作，而第i塊、第i+Ι塊、第i+2等各塊則進(jìn)行空氣對(duì)流散熱工作。鋼板運(yùn)行位置計(jì)算法實(shí)時(shí)采集鋼板第i塊的相對(duì)于閥門的運(yùn)行速度V并對(duì)其進(jìn)行積分，得到的結(jié)果就是閥門相對(duì)鋼板的位置S，同時(shí)，每個(gè)時(shí)刻的s與設(shè)定開啟的閥門區(qū)域L1、L2、L3等進(jìn)行對(duì)比，如果s在閥門區(qū)第i塊的水對(duì)流散熱就開始工作，當(dāng)s離開閥門區(qū)空氣對(duì)流散熱工作，第1-Ι塊的`水對(duì)流散熱開始工作。隨著時(shí)間的變化，水冷換熱與空冷換熱不斷切換，閥門工作的位置相對(duì)鋼板發(fā)生移動(dòng)，以此來(lái)模擬鋼板在層流冷卻區(qū)域的運(yùn)動(dòng)。
[0043](3)鋼塊溫度計(jì)算步驟:
[0044]各鋼段的第I層和第N層發(fā)生熱輻射散熱、空氣對(duì)流散熱、水對(duì)流散熱、熱傳導(dǎo)散熱；第2層到第N-1層僅發(fā)生熱傳導(dǎo)散熱。當(dāng)帶鋼運(yùn)行到冷水閥門下方，閥門開啟對(duì)下方的鋼塊進(jìn)行噴水，該鋼塊的就進(jìn)行水對(duì)流散熱；否則，進(jìn)行空氣對(duì)流換熱。
[0045](31)計(jì)算表面鋼塊溫度
[0046]計(jì)算第i段鋼表面鋼塊(i，I)和(i，N)的熱含量變化率dQai) = dQ(i；N) = dQ_+收_對(duì)流+卯內(nèi)節(jié)點(diǎn)傳a，dQ福射表示鋼塊(i, I)或(i，N)表面輻射的熱量變化率，dQ麵對(duì)流表示鋼塊(i，O或(i，N)在水冷散熱模式下或空冷散熱的對(duì)流散熱變化率，示鋼塊(i，I)或(i，N)與其同段鋼內(nèi)相鄰節(jié)點(diǎn)的傳熱變化率；對(duì)第i段鋼表面鋼塊(i，I)和(i，N)的熱含量變化率積分運(yùn)算得到鋼塊(i，I)和(i，N)在當(dāng)前時(shí)刻的熱量，進(jìn)而根據(jù)熱量計(jì)算鋼塊(i，I)和(i，N)在當(dāng)前時(shí)刻的溫度。
[0047]水對(duì)流換熱與空氣對(duì)流換熱的不同在于兩者的對(duì)流換熱系數(shù)不同，因此采用同一個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算。所述鋼塊(i，I)或(i，N)在水冷散熱模式下或空冷散熱的對(duì)流散熱變化率dQ_^的計(jì)算方法為:
[0048]dQ 表面對(duì)流=F.α.(T, -T0).d τ[0049]F為鋼塊(i，I)或(i，N)的表面積，α為水冷散熱模式下或空冷散熱的對(duì)流散熱系數(shù)，T'為鋼塊(i，I)或(i，N)在前一時(shí)刻的溫度值，Ttl為帶鋼的初始溫度，τ表示時(shí)間，d表不微分。
[0050]定義時(shí)間段Λ τ內(nèi)，表面積為F的鋼板在水流冷卻作用下由溫度T1降到T2，表面積為F的鋼板在時(shí)間段Λ τ內(nèi)的散熱量Qwws，計(jì)算溫度(T1-T2)/2處的對(duì)流散熱系數(shù)α=* (T「T2).Λ τ O通過(guò)建立表格的方法建立起不同溫度處對(duì)應(yīng)的對(duì)流散熱系數(shù)α數(shù)值，在兩個(gè)溫度值中間對(duì)應(yīng)的對(duì)流散熱系數(shù)α采用插值法進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際應(yīng)用中通過(guò)查表法即可快速獲取α值?？绽渖崮Ｊ较碌纳嵯禂?shù)的確定與上述方法相同。
[0051]鋼塊(i，I)或(i，N)表面輻射的熱量變化率算是根據(jù)高溫?zé)彳埣挝幻娣e和單位時(shí)間熱福射能量遵循Stefen-Boltzman定律,其具體描述如下:
[0052]
【權(quán)利要求】
1.一種熱軋帶鋼層流冷卻溫度場(chǎng)建模方法，包括以下步驟: (1)帶鋼網(wǎng)格劃分步驟: 將帶鋼沿長(zhǎng)度和厚度方向劃分為網(wǎng)格，令第i段第j層的鋼塊表示為(i，j)，i =I,…，M, j = I,…，N, M表示總段數(shù)，N表示總層數(shù)； (2)鋼段冷卻模式確定步驟: 將帶鋼運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為冷水閥門的反向同速運(yùn)動(dòng)，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻冷水閥門相對(duì)帶鋼的位置；若帶鋼的第i段鋼正對(duì)冷水閥門處，則判定第i段鋼處于水冷散熱模式，否則，判定第i段鋼處于空冷散熱模式； (3)鋼塊溫度計(jì)算步驟，包括表面鋼塊溫度計(jì)算子步驟和內(nèi)部鋼塊溫度溫度計(jì)算子步驟，具體為: 表面鋼塊溫度計(jì)算子步驟:計(jì)算第i段鋼上表面鋼塊(i，O和下表面鋼塊(i，N)的熱含量變化dQ(i，D = dQ(i’N) = dQ福射+dQ.；^流+dQ內(nèi)節(jié)點(diǎn)傳熱，dQ福射表不鋼塊(i, I)或(i, N)表面輻射的熱量變化率，dQ#Β5--表示鋼塊(i，I)或(i，N)在水冷散熱模式下或空冷散熱模式下的對(duì)流散熱變化率，表示鋼塊(i，I)或(i，N)與其同段鋼內(nèi)相鄰節(jié)點(diǎn)的傳熱變化率；對(duì)第i段鋼表面鋼塊(i，I)和(i，N)的熱含量變化率積分運(yùn)算得到鋼塊(i，I)和(i，N)在當(dāng)前時(shí)刻的熱量，進(jìn)而確定鋼塊(i，I)和(i，N)在當(dāng)前時(shí)刻的溫度； 內(nèi)部鋼塊溫度溫度計(jì)算子步驟:計(jì)算第i段鋼內(nèi)的鋼塊(i，j)，j = 1，-,N-1的熱含量變化率dQaj) = (%#)+(%#);對(duì)第i段鋼內(nèi)部鋼塊(i，j), j = I, - ,N-1的熱含量變化率積分運(yùn)算得到鋼塊(i, j), j = I, *.., N-1在當(dāng)前時(shí)刻的熱量,進(jìn)而確定鋼塊(i, j), j =1，- ,N-1在當(dāng)前時(shí)刻的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋帶鋼層流冷卻溫度場(chǎng)建模方法，其特征在于，所述鋼塊(i，I)或(i，N)在水冷散熱模式下或空冷散熱的對(duì)流散熱變化率ClQwws的計(jì)算方法為:
dQ表面對(duì)流=F.α.(T' -T0).d τ F為鋼塊(i, I)或(i，N)的表面積，α為水冷散熱模式下或空冷散熱的對(duì)流散熱系數(shù)，Ti為鋼塊(i，I)或(i，N)在前一時(shí)刻的溫度值，Ttl為帶鋼的初始溫度，τ表示時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱軋帶鋼層流冷卻溫度場(chǎng)建模方法，其特征在于，所述對(duì)水冷散熱模式或空冷散熱模式下的流散熱系數(shù)α按照如下方式確定: 定義時(shí)間段Λ τ內(nèi)，表面積為F的鋼板在水流冷卻或者空氣冷卻作用下由溫度T1降到T2,表面積為F的鋼板在時(shí)間段Λ τ內(nèi)的散熱量計(jì)算溫度(T1-T2) /2處的對(duì)流散熱系數(shù)a = Q表面對(duì)流/F.(T1-T2).Δ τ。
4.一種熱軋帶鋼層流冷卻溫度場(chǎng)建模系統(tǒng)，包括 帶鋼網(wǎng)格劃分模塊，用于將帶鋼沿長(zhǎng)度和厚度方向劃分為網(wǎng)格，令第i段第j層的鋼塊表示為(i，j )，i = 1，…，M, j = I,…，N, M表示總段數(shù)，N表示總層數(shù)； 鋼段冷卻模式確定模塊，用于將帶鋼運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為冷水閥門的反向同速運(yùn)動(dòng)，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻冷水閥門相對(duì)帶鋼的位置；若帶鋼的第i段鋼正對(duì)冷水閥門處，則判定第i段鋼處于水冷散熱模式，否則，判定第i段鋼處于空冷散熱模式； 鋼塊溫度計(jì)算模塊，包括表面鋼塊溫度計(jì)算子模塊和內(nèi)部鋼塊溫度溫度計(jì)算子模塊； 表面鋼塊溫度計(jì)算子模塊，用于計(jì)算第i段鋼上表面鋼塊(i，I)和下表面鋼塊(i，N)的熱含量變化dQ(i，D = dQ(i’N) = dQ福射+dQ.；^流+dQ內(nèi)節(jié)點(diǎn)傳熱，dQ福射表不鋼塊(i, I)或(i，N)表面輻射的熱量變化率，示鋼塊(i，I)或(i，N)在水冷散熱模式下或空冷散熱模式下的對(duì)流散熱變化率，表示鋼塊(i，I)或(i，N)與其同段鋼內(nèi)相鄰節(jié)點(diǎn)的傳熱變化率；對(duì)第i段鋼表面鋼塊(i，I)和(i，N)的熱含量變化率積分運(yùn)算得到鋼塊(i，I)和(i，N)在當(dāng)前時(shí)刻的熱量，進(jìn)而確定鋼塊(i，I)和(i，N)在當(dāng)前時(shí)刻的溫度； 內(nèi)部鋼塊溫度溫度計(jì)算子模塊，用于計(jì)算第i段鋼內(nèi)的鋼塊(i，j), j = 1，-,N-1的熱含量變化率dQ(i，j) = (%#)+(%，j+1);對(duì)第i段鋼內(nèi)部鋼塊(i，j), j = 1，-,N-1的熱含量變化率積分運(yùn)算得到鋼塊(i，j), j = 1，-,N-1在當(dāng)前時(shí)刻的熱量，進(jìn)而確定鋼塊(i，j), j=1，…，N-1在當(dāng)前時(shí)刻的溫度。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103559334SQ201310479981
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】李曦, 李雙宏, 楊杰, 王奕, 張琳 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)