[发明专利]一种钢板淬火炉加热工艺在线调整方法

权利要求书

1.一种钢板淬火炉加热工艺在线调整方法，其特征在于，包括步骤：

获取热处理的保温温度修正量；

根据所述保温温度修正量，采用时间温度等效模型，计算与经过修正的保温温度对应的保温时间，以使钢板奥氏体化累积程度不变；

其中所述时间温度等效模型为：

式中，t_opt为与经过修正的保温温度对应的保温时间，单位为min，t_s为标准加热工艺的保温时间，单位为min，T_s为标准加热工艺的保温温度，单位为：℃，T_opt＝T_s+ΔT为修正后的保温温度，单位为：℃，ΔT为所述保温温度修正量；Q为扩散激活能，J/mol；R为气体常数8.3682J/g·mol·K；

根据所述保温时间和标准热处理工艺给定的加热时间，计算钢板的运行速度；

在标准热处理工艺的基础上，根据经过修正的保温温度、保温时间，确定各段的炉温设定值；

将所述钢板的运行速度和所述各段的炉温设定值传输给控制器进行控制。

2.如权利要求1所述的钢板淬火炉加热工艺在线调整方法，其特征在于，如权利要求1所述的钢板淬火炉加热工艺在线调整方法，其特征在于，所述计算钢板的运行速度的模型为：

其中，L为淬火炉炉长，单位为m；l为钢板长度，单位为m；t₀为标准热处理工艺给定的加热时间，单位为min；t_opt为所述保温时间，单位为min。

3.如权利要求1所述的钢板淬火炉加热工艺在线调整方法，其特征在于，采用钢板温度模型，通过迭代计算的方法，确定所述各段的炉温设定值。

4.如权利要求3所述的钢板淬火炉加热工艺在线调整方法，其特征在于，所述确定各段的炉温设定值的步骤包括：

(1)将钢板炉外放冷时的环境温度设为装入淬火炉时的钢板初始温度，将钢板的升温时间设为标准热处理工艺给定的加热时间t₀，将钢板升温结束的目标温度设为经过修正的保温温度T_opt；

(2)计算钢板在炉内的升温结束距离D：

式中，l为钢板长度，单位为m；L为淬火炉长度，单位为m；t₀为所述标准热处理工艺给定的加热时间，单位为min；t_opt为保温时间，单位为min；

(3)根据淬火炉每段的物理长度及升温结束距离D，采用逼近的方法使得D与各段长度之和l₁+l₂+.....+l_n最接近，以确定出升温控制段的段数n；

(4)根据初始炉温和钢板的初始温度，采用钢板温度模型，按照一定的时间步长，进行预报计算，获得升温结束距离D处的钢板平均温度计算该平均温度与目标温度T_opt的偏差ΔT'＝f-T_opt；其中初始炉温在首次预报计算时设为标准热处理工艺给定的炉温；

(5)将偏差ΔT'与一阈值ε进行比较：如果|ΔT'|≤ε，则将各升温控制段的炉温作为最终的炉温设定值；如果|ΔT'|＞ε，则更新各升温控制段的炉温作为初始炉温再次进行步骤(4)，直到满足|ΔT'|≤ε为止；其中感度η∈(0,1)，为上一次计算时采用的初始炉温。

5.如权利要求4所述的钢板淬火炉加热工艺在线调整方法，其特征在于：所述钢板温度模型为：

其中：δ为板坯厚度的一半；λ为板坯导热系数；为导温系数，其中c为板坯的比热，ρ为板坯的密度；f₀(x)为钢板厚度方向的初始温度分布；q_up、q_low分别为钢板上、下表面的热流，其表达式分别为：

其中，T_{up_gas}为钢板所在位置上部的炉气温度；T_{low_gas}为钢板所在位置下部的炉气温度，是升温控制段的炉温；f_{up_sur}、f_{low_sur}分别为钢板上、下表面的温度，σ为玻尔兹曼物理常数，ε_up、ε_low分别为淬火炉上部和下部的综合辐射系数。

6.如权利要求5所述的钢板淬火炉加热工艺在线调整方法，其特征在于，采用差分方法求解f(x,t)：

假设时间步长为Δt，钢板厚度为x，将钢板从下表面开始到上表面，划分为j＝1,2,3...N层，j＝1为第一层，即下表面，j＝N为最后一层，即上表面,Δx_j为j+1层和j层之间的距离，则根据初始时刻t钢板各层温度求得的t+Δt时刻的各层温度为：

其中，f_t(N)和f_t(1)分别为钢板上、下表面的温度；

由此可以得到钢板在t时刻的平均温度为：

其中，c_Pj为各层的比热；f_t(j)为板坯内部温度。