[發明專利]軋輥噴霧淬火過程中溫度和組織在線模擬控制系統及方法

有效

• 申請號: 201310409406.0
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103484646A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 蘇軍新;李莎;崔聰聰;吳春京;王師;周虎
• 申請（專利權）人: 中鋼集團邢臺機械軋輥有限公司
• 主分類號: C21D9/38
• 分類號: C21D9/38;C21D1/667;C21D1/55;C21D11/00
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張明月

1.軋輥噴霧淬火過程中溫度和組織在線模擬控制系統，其特征在于：包括計算機控制子系統、與計算機控制子系統連接的測溫裝置以及受計算機控制子系統控制的噴霧冷卻裝置，所述計算機控制子系統包括前處理模塊、模擬計算模塊和后處理模塊，

所述前處理模塊中至少存儲有軋輥的幾何尺寸參數、軋輥相應材料的TTT曲線、軋輥輥身和兩端輥頸處的溫度初始值、熱物性參數以及模擬參數；前處理模塊主要用于對軋輥的幾何尺寸參數、TTT曲線、溫度初始值、熱物性參數以及模擬參數參數進行值域的離散化、方程的差分化；

所述模擬計算模塊存儲有軋輥表面綜合換熱系數計算程序和軋輥內部組織轉變量計算程序，其中軋輥表面綜合換熱系數計算程序中包括輥頸處的邊界換熱系數計算程序以及輥身表面綜合換熱系數計算程序，軋輥內部組織轉變量計算程序包括計算相變潛熱對組織和溫度影響的計算程序；

所述模擬計算模塊與測溫裝置相連，模擬計算模塊根據測溫裝置測得的輥頸表面和輥身表面的實時溫度確定計算邊界條件，然后根據邊界條件計算出軋輥內部的實時溫度和軋輥內部組織轉變量；

所述后處理模塊與模擬計算模塊相連，用于對模擬計算模塊計算出軋輥內部的實時溫度和軋輥內部組織轉變量進行可視化、動態化處理、顯示和輸出。

2.根據權利要求1所述的軋輥噴霧淬火過程中溫度和組織在線模擬控制系統，其特征在于：所述后處理模塊對計算得出的溫度場和組織轉變量分別采用溫度時間曲線和彩色云圖形式展現；其中溫度時間曲線為軋輥表面或者軋輥內部某一點隨時間變化的溫度曲線，彩色云圖為某一時間點上整個軋輥端面的溫度分布圖。

3.軋輥噴霧淬火過程中溫度和組織在線模擬方法，其特征在于包括以下過程：

A、在線測量噴霧淬火過程中軋輥左側輥頸的溫度值、右側輥頸的溫度值以及輥身表面至少三點的溫度值；

B、將測量得到的左側輥頸、右側輥頸處的測溫點的溫度值作為計算邊界條件，在已知的輥頸表面溫度基礎上，結合輥頸表面溫度隨時間的變化，把溫度變化量作為已知量，應用淬火時的輥頸換熱邊界條件和有限差分原理計算獲得軋輥輥身噴霧淬火過程中的輥頸邊界換熱系數；

C、將在線測量獲得的輥身處表面溫度選擇軋輥的熱物性參數，然后經過插值處理后作為計算溫度場的輥身邊界條件，結合步驟B計算得到的輥頸邊界換熱系數，采用第一類邊界條件進行處理獲得各節點溫度Ti，模擬計算其它內部溫度場；

D、計算組織轉變量：馬氏體轉變量的計算采用得出；鐵素體、珠光體和貝氏體轉變量的計算根據TTT曲線上不同溫度下的過冷奧氏體轉變開始線和終止線，由計算出不同溫度下的b值和n值，然后用迭代法計算得出；

E、基于步驟D計算獲得的各組織轉變量計算各組織的相變潛熱；然后再將相變潛熱疊加到溫度場的計算中，存儲溫度值。

4.根據權利要求3所述的軋輥噴霧淬火過程中溫度和組織在線模擬方法，其特征在于：所述步驟D中所述相變潛熱的計算采用溫度回升法，溫度回升法是將每個單元體內產生的相變潛熱作為此單元的內熱源進行處理，即把奧氏體轉變所產生的相變潛熱折算成溫度升高值，分別與相應節點的溫度相加，然后再對溫度場進行修正。