[发明专利]一种镁合金预热板材辊道输送过程中平均板温预判方法

说明书

本发明公开了一种镁合金预热板材辊道输送过程中平均板温预判方法，涉及镁合金板材轧制技术领域。针对特定牌号的镁合金，根据板材平均板温和厚度以及表观黑度之间的关系，建立含有该板材热物性参数、几何尺寸、预热温度和输送时间的平均板温预判模型，进而确定其在辊道输送过程中与预热温度及板厚有关的表观黑度表达式；通过联立平均板温预判模型和表观黑度表达式，确定输送特定时间后板材的平均温度。本发明可对辊道输送过程中板材的平均温度做出有效在线预判，为该过程温度调控与补热提供重要依据，以保证后续稳定变形，提高板材塑性加工成形性。该方法解决了镁合金板材通过密闭式辊道输送时板温难跟踪检测的问题，具有快速、简便易行等优点。

技术领域

本发明具体涉及一种镁合金预热板材辊道输送过程中平均板温预判方法，属于镁合金板材轧制技术领域。

背景技术

辊道输送是金属板材完成轧制工业化生产的必经环节，主要有开放式辊道和密闭式辊道两种输送结构。由于镁合金具有低热容、低导热系数的特点，其板材在低温环境中极易因散热而产生温降和温度不均，从而影响轧制变形过程中板材的成形性和成材率。为减少辊道输送过程中镁合金板材的自身温降，保证后续轧制变形所需温度，该辊道输送环节具有连续无间断、速度快、密闭式辅热输送的技术特征，导致需利用温度计、点温仪等测温工具完成的接触式测温方法不再适用，板温状态难以实时跟踪检测。在这种前提下，板温离线预判显得尤为重要。

输送过程中板材与输送辊之间的接触形式为线接触，而根据牛顿冷却公式可知，接触热传导散热量与二者接触面积成正比，因此二者间的热传导散热量可忽略不计，辊道输送过程中板材与周围环境间的传热主要为热辐射散热和对流散热。在常规带钢辊道输送过程中，板材预热温度高达1010℃，与热辐射相比，对流占据的散热份额较小，在计算板材因冷却导致的温降时，常忽略对对流散热的考虑。但与带钢相比，镁合金的预热温度较低，一般小于420℃，较小的体积比热还会增大镁合金温度对热量变化的敏感性，因而在计算镁合金因散热导致的温降时，对流散热的影响作用不可忽略。基于对热辐射散热和对流散热作用综合考虑，实现辊道输送过程中镁合金平均板温准确预判，可为该环节温度调控与辅热实施提供重要依据，对提高镁合金宽幅板材成形质量具有重要的意义。

发明内容

针对镁合金板材在经密闭式辊道输送时板温状态难实时跟踪检测的问题，本发明提供了一种镁合金预热板材辊道输送过程中平均板温预判方法，即针对具有特定合金牌号及表面氧化程度和粗糙度的镁合金板材，确定其在辊道输送过程中与板材热物性参数、几何尺寸、预热温度(板材经加热炉加热后的出炉温度)、表观黑度和输送时间有关的平均板温预判模型，确定与板材厚度及预热温度有关的表观黑度表达式，随后基于表观黑度表达式和平均板温模型，实现镁合金板材经密闭式辊道输送时平均板温的在线预判。

所述的板材预热温度T₀范围为250～400℃，厚度H范围为0.002～0.035m，采用表面贴热电偶内部埋热电偶的接触式测温方式对辊道输送过程中的镁合金板材进行测温，如图1所示，结果表明镁合金板材在该厚度和温度范围内输送时表面温度与内部温度相差不大，温差为±5℃，因此对输送过程中镁合金板材温度的预测问题即转化为求解该状态下平均板温的问题。

本发明中镁合金预热板材辊道输送过程中平均板温的计算步骤包括：

步骤一：建立板材平均板温预判模型

镁合金板材在通过辊道输送时热辐射散热和对流散热所占总散热量的份额会随板材自身及外界条件发生改变。根据斯特芬-玻尔兹曼定理，板材在输送微元时间Δt内的热辐射能E可由下式来计算：

E＝A_outεσ(T_a+273)⁴·Δt (1)