[发明专利]连铸连轧温度场跟踪铸坯温度的方法及装置

权利要求书

1.一种连铸连轧温度场跟踪铸坯温度的方法，其特征在于，包括：

将铸坯生产从连铸到轧钢分成多个区域，所述多个区域包括连铸切割区域和输送轨道；

采用转换温度和转换热焓的方式，计入凝固潜热和比热随温度变化，考虑导热系数随温度的变化，通过下式构建温度场模型

其中，ρ为铸坯密度，t为传热时间，λ₀是参考温度T₀下的导热系数，为转换温度，H为转换热焓，x为厚度方向坐标，y为宽度方向坐标，λ(T)为铸坯的温度T下的导热系数，H₀为参考热焓，L为凝固潜热，c_p(τ)为温度τ下的比热，f_s为固相率；

坯块的传热边界为区域换热边界，以坯块的方式实现从连铸到轧钢的多个区域的温度场的跟踪；

其中，所述坯块的传热边界为区域换热边界，以坯块的方式实现从连铸到轧钢的多个区域的温度场的跟踪的步骤包括：

在铸坯经过连铸切割区域切割后产生虚拟定尺，所述虚拟定尺与切割后定尺铸坯的长度相同，每个虚拟定尺对应每个定尺铸坯；

连铸机的一个铸流中的定尺铸坯对应的虚拟定尺构成一个虚拟定尺队列，由虚拟定尺队列管理；

当虚拟定尺追踪的定尺铸坯进入翻转冷床或者进入轧机后，所述虚拟定尺从虚拟定尺队列弹出。

2.根据权利要求1所述的连铸连轧温度场跟踪铸坯温度的方法，其特征在于，所述坯块的边界换热条件为第三类边界条件，通过下式构建第三类边界条件

其中，n是铸坯表面的外法线方向，T_∞为环境温度；h为铸坯表面与周围环境的传热系数，为转换温度的一阶导数。

3.根据权利要求2所述的连铸连轧温度场跟踪铸坯温度的方法，其特征在于，所述第三类边界条件的铸坯表面与周围环境的传热系数包括相对辐射换热系数和附加换热系数，所述相对辐射换热系数为连铸到轧钢之间的非全辐射换热系数，所述附加换热系数为传导和对流传热方式的换热系数。

4.根据权利要求3所述的连铸连轧温度场跟踪铸坯温度的方法，其特征在于，所述相对辐射换热系数通过下式获得

其中，α为相对辐射系数，取值为(0～1]，ε为材料的黑度系数，取0.85，σ₀为Stefan-Boltzman常数，值为5.67×10^-8W/(m²·K⁴)。

5.根据权利要求1所述的连铸连轧温度场跟踪铸坯温度的方法，其特征在于，还包括：

从连铸到轧钢的每个区域设置虚拟定尺产生的触发条件，上个区域结束触发即为本区域开始，所述连铸切割区域的触发条件为切割开始，所述输送轨道的触发条件为切割完成。

6.根据权利要求1所述的连铸连轧温度场跟踪铸坯温度的方法，其特征在于，还包括：

在铸流坯块结束的火切点以后，连续增加预留长度的坯块，所述预留长度大于从火切点到轧制辊道上同时存在的定尺个数与定尺长度乘积的总长。

7.根据权利要求4所述的连铸连轧温度场跟踪铸坯温度的方法，其特征在于，

所述连铸切割区域的相对辐射换热系数为1，附加换热系数取15～40范围内的任意值；所述输送轨道上，相对辐射换热系数取0.6～1.0范围内的任意值，附加换热系数取5～50范围内的任意值，

其中，当多个区域包括翻转冷床区域时，相对辐射换热系数取0.5～0.95范围内的任意值,附加换热系数取5～25范围内的任意值。

8.一种连铸连轧温度场跟踪铸坯温度的装置，其特征在于，包括：

划分模块，将铸坯生产从连铸到轧钢分成多个区域，所述多个区域包括连铸切割区域和输送轨道；

模型构建模块，采用转换温度和转换热焓的方式，计入凝固潜热和比热随温度变化，考虑导热系数随温度的变化，通过下式构建温度场模型

其中，ρ为铸坯密度，t为传热时间，λ₀是参考温度T₀下的导热系数，为转换温度，H为转换热焓，x为厚度方向坐标，y为宽度方向坐标，λ(T)为铸坯的温度T下的导热系数，H₀为参考热焓，L为凝固潜热，c_p(τ)为温度τ下的比热，f_s为固相率；

温度跟踪模块，坯块的传热边界为区域换热边界，以坯块的方式实现从连铸到轧钢的多个区域的温度场的跟踪；

其中，所述温度跟踪模块包括：

虚拟定尺产生单元，在铸坯经过连铸切割区域切割后产生虚拟定尺，所述虚拟定尺与切割后定尺铸坯的长度相同，每个虚拟定尺对应每个定尺铸坯；

序列构建单元，连铸机的一个铸流中的定尺铸坯对应的虚拟定尺构成一个虚拟定尺队列，由虚拟定尺队列管理；

弹出单元，当虚拟定尺追踪的定尺铸坯进入翻转冷床或者进入轧机后，所述虚拟定尺从虚拟定尺队列弹出。