[发明专利]一种低温辊底式热处理炉钢板加热的控制方法

权利要求书

1.一种低温辊底式热处理炉钢板加热的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.建立热处理炉炉内包括辐射换热和对流换热的传热模型，计算钢板表面热流密度，计算炉内钢板实时温度，也即获得钢板截面温度分布；

S2.判断钢板是否达到热处理目标温度，若未达到热处理目标温度，则重复步骤S1，进入下一计算周期再次判断；若达到热处理目标温度，开始保温，计算钢板开始保温时所在炉内的位置，并计算钢板到达热处理炉出口时的保温时间；

S3.判断钢板到达热处理炉出口时的保温时间是否满足最短保温时间的工艺要求，若不满足，则调整炉温和/或辊速，重复步骤S1和S2，进入下一计算周期再次判断；若满足，则保持当前炉温和辊速。

2.根据权利要求1所述的低温辊底式热处理炉钢板加热的控制方法，其特征在于：步骤S1中，计算钢板表面热流密度，获得钢板截面温度分布的具体过程为：

S101.计算钢板表面热流密度：

q＝q_c+q_h

式中，q_c为辐射热流密度(W/m²)；q_h为对流热流密度(W/m²)；

辐射热流密度为：

式中，C₀为导来辐射系数(W/(m².K⁴))，T_g为炉温(K)，T_s为钢板温度(K)；

对流热流密度为：

q_h＝k_ih(T_g-T_S)

式中，h为对流换热系数(W/(m².K))，N_u为努塞尔数；λ为炉气导热系数(W/(m.K))，L为钢板长度(m)，k_i为循环风机不同功率时对应的修正系数；

S102.建立钢板二维传热数学模型，其导热微分方程为：

式中，ρ为钢板密度(kg/m³)，C_p为钢板比热(J/(kg.K))，τ为时间(s)；λ(t)为钢板导热系数(W/(m.K))；

S103.划分网格，对钢板导热微分方程进行求解，计算出炉内钢板实时温度，获得钢板截面温度分布；其中，宽度方向(x方向)采用显式差分，厚度方向(y方向)采用隐式差分。

3.根据权利要求2所述的低温辊底式热处理炉钢板加热的控制方法，其特征在于：步骤S102中，钢板导热微分方程的初始条件为：

τ＝0,t(0,x,y)＝t₀(x,y)

边界条件为：

x＝0,

y＝0,y＝H,

式中，B为钢板宽度(m)，H为钢板厚度(m)，q_s为钢板侧面热流密度(W/m²)，q_L为钢板底部热流密度(W/m²)，q_U为钢板上部热流密度(W/m²)。

4.根据权利要求1所述的低温辊底式热处理炉钢板加热的控制方法，其特征在于：步骤S2中，钢板是否达到热处理目标温度的判断条件为：

T_m-T_C≤5

式中，T_C为钢板中心温度(℃)，T_m为钢板热处理目标温度(℃)。

5.根据权利要求1所述的低温辊底式热处理炉钢板加热的控制方法，其特征在于：步骤S2中，钢板到达热处理炉出口时的保温时间的计算公式为：

式中，L_f为热处理炉长度(m)，L_S为钢板开始保温时所在炉内的位置(m)，S为辊速(m/min)。

6.根据权利要求1所述的低温辊底式热处理炉钢板加热的控制方法，其特征在于：步骤S3中，若钢板到达热处理炉出口时的保温时间不满足最短保温时间的工艺要求，则提高炉温，重复步骤S1和S2，进入下一计算周期再次判断；若炉温提高到该钢板的钢种要求的上限值还不能达到最短保温时间，则降低辊速，重复步骤S1和S2，进入下一计算周期再次判断，直到满足最短保温时间的工艺要求。