[发明专利]一种网格指数分布的宽厚板温度监控方法

权利要求书

1.一种网格指数分布的宽厚板温度监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、确定轧件原始数据及轧制边界条件；

步骤2、确定差温轧制过程中的换热系数；

步骤3、设置轧件的有限差分网格数目和指数划分形式，具体为：

取钢板厚度的一半进行划分，取钢板厚度的对数值，对该对数值进行若干等分，获得从钢板心部到钢板表面的多个节点，将上述节点所对应的厚度对数值取指数值，即获得从钢板心部到钢板表面的分布值；

步骤4、通过构建网格指数分布条件下有限差分节点线性方程组的方式，描述钢板由表面至心部各个节点温度随时间变化的情况；

步骤5、求解步骤4中所构建的有限差分节点线性方程组，获取最后一时刻各节点的温度；

步骤6、确定钢板温度监控周期，获得厚度方向上各个节点的温度值、钢板表面温度、平均温度和心部温度曲线，完成宽厚板温度的实时监控。

2.根据权利要求1所述的网格指数分布的宽厚板温度监控方法，其特征在于，步骤1所述的确定轧件原始数据及轧制边界条件，其中，所述的轧件原始数据，包括：轧件厚度、宽度、长度、压下量、钢种和化学成分，所述的轧制边界条件，包括：环境温度、冷却水温度和轧辊温度。

3.根据权利要求1所述的网格指数分布的宽厚板温度监控方法，其特征在于，步骤2所述的确定差温轧制过程中的换热系数，具体为：确定空冷过程轧件换热系数、快速水冷过程换热系数以及与轧辊接触热交换过程换热系数。

4.根据权利要求1所述的网格指数分布的宽厚板温度监控方法，其特征在于，步骤4所述的通过构建网格指数分布条件下有限差分节点线性方程组的方式，描述钢板由表面至心部各个节点温度随时间变化的情况，具体如下：

步骤4.1、建立针对于差温轧制过程传热的一维热传导方程；

步骤4.2、根据步骤4.1中建立的一维热传导方程，获得钢板由表面至心部内部各个节点的网格指数分布隐式有限差方程；

具体公式如下：

-Δxi-1·Fi·Ti+1p-[Δxi·Fi+Δxi-1·Fi+1]·Tip-Δxi·Fi·Ti-1p=Tip-1---(1)]]>

其中，Δx_i-1表示厚度节点h_i和h_i-1之间的差值，F_i表示傅里叶数，Δt表示时间步长，是时间点p和p-1之间的时间差；p表示当前绝对时间，p-1表示上一个周期的绝对时间，表示节点i+1在当前绝对时间p的温度，Δx_i表示厚度节点h_i+1和h_i之间的差值，T_i^p表示节点i在当前绝对时间p的温度，表示节点i-1在当前绝对时间p的温度，T_i^p-1表示节点i在当前绝对时间p-1的温度；i＝2，3，...，L-1，L表示节点个数；

步骤4.3、根据钢板的边界条件获得钢板表面节点和心部节点的热传导方程，并结合钢板由表面至心部内部各个节点的网格指数分布隐式有限差方程，构建一个三对角线方程组；具体如下：

钢板心部节点热传导方程如下：

T1p+2F1·Δx1·T1p-2F1·Δx1·T2p=T1p-1---(2)]]>

其中，T₁^p表示心部节点在当前绝对时间p的温度，α表示导温系数；Δx₁表示厚度节点h₂和心部节点h₁之间的差值，T₁^p-1表示心部节点在当前绝对时间p-1的温度；

钢板表面节点热传导方程如下：

TLp-1=-FL·ΔxL·TL-1p+TLp+FL·ΔxL·TLp+2FL·ΔxL·BL·TLp-2FL·ΔxL·BL·Tair---(3)]]>

其中，表示表面节点在当前绝对时间p-1的温度；Δx_L表示表面节点h_L和h_L-1之间的差值，表示厚度节点h_L-1在当前绝对时间p的温度；表示表面节点在当前绝对时间p的温度；B_L表示毕奥准数，h_u表示换热系数，T_air表示空气温度；λ表示热传导率，W/(mK)；

进而获得一个三对角线方程组：