一种冷轧带钢连退工艺中高低温切换防瓢曲的预测方法技术

本发明专利技术涉及一种冷轧带钢连退工艺中高低温切换防瓢曲的预测方法，所述方法包括以下步骤：S1、热源的建立；S2、全局参数的确定；S3、高低温切换全局的模拟；S4、加热炉内温度的分布以及板坯温度的分布；S5、通过物理场控制网格并进行计算；S6、在COMSOL软件的研究模块中，将步骤S5设定相关研究参数后的模型进行运算。S7、在步骤S6的运算完成后，对得到的结果进行后处理，筛选出需要的结果，并判定是否达到瓢曲风险点，若带钢未达到瓢曲风险点，则此次运算结束,若带钢达到瓢曲风险点，则预警。本发明专利技术通过COMSOL有限元模拟软件获得的带钢高低温切换边界条件可有效减少带钢连退过程中发生瓢曲的概率。瓢曲的概率。瓢曲的概率。

【技术实现步骤摘要】
一种冷轧带钢连退工艺中高低温切换防瓢曲的预测方法


[0001]本专利技术涉及一种预测方法，具体涉及一种冷轧带钢连退工艺中高低温切换防瓢曲的预测方法，属于连续退火


技术介绍

[0002]由于冷轧带钢的产品精度高、表面质量好、机械性能等均优于热轧带钢因此广泛应用于机械制造、汽车制造、建筑结构、航空火箭等工业部门。冷轧带钢生产工艺一般为：原料
→
酸洗
→
冷轧
→
热处理
→
精整。其中热处理是指对经过冷轧的带钢进行退火，获得满足要求的性能。而带钢在退火炉中的工艺流程一般为：带钢在退火炉的前的预热段(PHS)进行预热，后经过加热段(HS)将带钢加热到退火温度，然后进入均热段(SS)，对带钢进行保温，确保再结晶晶粒充分长大，然后进入缓冷段(SCS)以及快冷段(RCS)将带钢按照规定的冷却速度冷却到指定温度，然后进入过时效段(OAS)进行时效处理，最后经过终冷段(FCS)以及水冷段(WCS)，完成退火处理。而退火过程中温度通过影响带钢的屈服应力，相同的温度条件下，带钢表面应力低于瓢曲临界应力，则瓢曲风险低，反之，则有瓢曲风险。尤其是在高低温料切换过程中，带钢出现瓢曲的风险极高，现阶段急需一种控制模型及方法来降低带钢高低温料切换过程中的瓢曲风险。

技术实现思路

[0003]本专利技术正是针对现有技术中存在的问题，提供一种冷轧带钢连退工艺中高低温切换防瓢曲的预测方法，该技术方案基于上述需求本专利技术提供的防瓢曲措施通过COMSOL模拟软件建立冷轧带钢连退工艺流程，确定冷轧带钢连退过程中瓢曲产生的边界条件，减少实际生产过程中带钢瓢曲缺陷产生的频次。本专利技术通过COMSOL有限元模拟软件获得的带钢高低温切换边界条件可有效减少带钢连退过程中发生瓢曲的概率。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下，一种冷轧带钢连退工艺中高低温切换防瓢曲的预测方法，所述方法包括以下步骤：
[0005]S1、热源的建立；热源的建立包括：辐射管、惰性气体等热源的构建。
[0006]S2、全局参数的确定；不同于传统的黑体辐射面传热，本方案选择新建模型为三维辐射传热的炉内温度场以及非等温流动湍流场，并选择研究类型为瞬态。其中辐射管直径为40
‑
60mm、辐射管长度为1200
‑
1400mm、辐射管弯曲处直径为110
‑
130mm、辐射管多余接枪部分长度为300
‑
500mm、加热炉尺寸为6m
×
2m
×
20m、导辊直径为0.4
‑
0.6m、导辊长度为1.7
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1.9m、带钢厚度为0.17
‑
0.6mm、导辊间距为15
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19m、钢板宽度为700
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1200mm、室内温度为283.15K。取值范围中的产品规格以及导辊间距均来自于梅钢实际应用中的范围，这样对全流程模拟更准确、更贴近实际情况。
[0007]S3、高低温切换全局的模拟；使用COMSOL对炉内惰性气体的对流传热以及辐射管的辐射传热进行模拟。选取加热段时间为0
‑
200s，加热温度为200
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400℃。选取加热段时间为200
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500s，加热温度为400
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600℃，选取加热段时间为500
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1000s，加热温度为600
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800℃。
所选择的模拟参数，全完遵循梅钢连退实际生产环节所设定，是更接近实际生产状态的模拟仿真。
[0008]S4、加热炉内温度的分布以及板坯温度的分布；板坯的温度场分布采用单元温度跟踪模型以此来确定带钢连退过程中各位置的温度场分布。(以某一带钢为研究对象近似忽略长度方向的的热量流动，只考虑带钢在其厚度和宽度方向上的热传导问题。)为简化辐射管对带钢的热辐射不考虑相邻带钢的辐射换热而仅考虑辐射换热，介质为辐射透明介质，对流换热忽略不计。并引入与“等效黑度法”不同的辐射换热模型，即w型辐射热源模型，更贴近实际辐射管分布特征。
[0009]S5、通过物理场控制网格并进行计算；网格的划分需根据选取材料的规格以及精读需求，模型的类型，选取网格划分的方式为物理场控制网格。为了保证计算精度，同时又为了减少计算机仿真模拟的计算时间，因此设置计算的总时长为0.5
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1.2s，步长为0.005
‑
0.05s。
[0010]S6、在COMSOL软件的研究模块中，将步骤S5设定相关研究参数后的模型进行运算。
[0011]S7、在步骤S6的运算完成后，对得到的结果进行后处理，筛选出需要的结果，并判定是否达到瓢曲风险点，若带钢未达到瓢曲风险点，则此次运算结束,若带钢达到瓢曲风险点，则预警。
[0012]相对于现有技术，本专利技术具有如下优点，1)本专利技术通过COMSOL有限元软件加载自定义的三维辐射传热的炉内温度场以及非等温流动湍流场，利用COMSOL软件对带钢温度场的分布进行数值模拟，得到带钢连续退火温度场，预测带钢各位置的温度，操作简便，极大的减少了实验的时间和操作成本，对于准确认识带钢连续退火过程中温度场对分布规律、控制退火过程中高低温切换对于带钢瓢曲现象的产生提供了技术支持；2)本专利技术通COMSOL有限元模拟软件对炉内带钢的加热方式选择惰性气体对流传热以及辐射管对带钢的辐射传热相结合的方式与实际生产过程中带钢的加热相接近，模拟结果准确度高；3)本专利技术通COMSOL有限元模拟软件对加热炉内全局的温度场分布进行有限元模拟，以获取更准确的带钢连退过程中温度场分布，为产生瓢曲缺陷的应力场构建提供依据。
附图说明
[0013]图1是COMSOL模拟流程图；
[0014]图2是单个辐射管的热源设置对应温度分布；此图为w型辐射管图，用于构建热源分布，以反映实际加热状态。
[0015]图3是简化后的有限元仿真模型；以单元方块作为钢板，研究w型辐射管的热射传热，以及在有无对流条件下钢板的热转化效率。
具体实施方式：
[0016]为了加深对本专利技术的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
[0017]实施例1：参见图1
‑
图3，一种冷轧带钢连退工艺中高低温切换防瓢曲的预测方法，所述方法包括以下步骤：S1、热源的建立；热源的建立包括：辐射管、惰性气体等热源的构建。
[0018]S2、全局参数的确定；选择新建模型为三维辐射传热的炉内温度场以及非等温流
动湍流场，并选择研究类型为瞬态。其中辐射管直径为40
‑
60mm、辐射管长度为1200
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1400mm、辐射管弯曲处直径为110
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130mm、辐射管多余接枪部分长度为300
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500mm、加热炉尺寸为6m
×
2m
×
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷轧带钢连退工艺中高低温切换防瓢曲的预测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、热源的建立；S2、全局参数的确定；S3、高低温切换全局的模拟；S4、加热炉内温度的分布以及板坯温度的分布；S5、通过物理场控制网格并进行计算；S6、在COMSOL软件的研究模块中，将步骤S5设定相关研究参数后的模型进行运算，S7、在步骤S6的运算完成后，对得到的结果进行后处理，筛选出需要的结果，并判定是否达到瓢曲风险点，若带钢未达到瓢曲风险点，则此次运算结束,若带钢达到瓢曲风险点，则预警。2.根据权利要求1所述的冷轧带钢连退工艺中高低温切换防瓢曲的预测方法，其特征在于，S1、热源的建立；热源的建立包括：辐射管、惰性气体等热源的构建。3.根据权利要求2所述的冷轧带钢连退工艺中高低温切换防瓢曲的预测方法，其特征在于，S2、全局参数的确定；选择新建模型为三维辐射传热的炉内温度场以及非等温流动湍流场，并选择研究类型为瞬态，其中辐射管直径为40
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60mm、辐射管长度为1200
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1400mm、辐射管弯曲处直径为110
‑
130mm、辐射管多余接枪部分长度为300
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500mm、加热炉尺寸为6m
×
2m
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20m、导辊直径为0.4
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0.6m、导辊长度为1.7
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1.9m、...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐烨明，李灿珍，李少朋，
申请(专利权)人：上海梅山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：