[發明專利]一種鎂合金預熱板材輥道輸送過程中平均板溫預判方法

在審

• 申請號: 202011575116.X
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112605134A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 賈偉濤;雷軍義;馬立峰;黃志權;蔡志輝;支晨琛;馬自勇
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: B21B38/00
• 分類號: B21B38/00;G06F17/15
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本發明公開了一種鎂合金預熱板材輥道輸送過程中平均板溫預判方法，涉及鎂合金板材軋制技術領域。針對特定牌號的鎂合金，根據板材平均板溫和厚度以及表觀黑度之間的關系，建立含有該板材熱物性參數、幾何尺寸、預熱溫度和輸送時間的平均板溫預判模型，進而確定其在輥道輸送過程中與預熱溫度及板厚有關的表觀黑度表達式；通過聯立平均板溫預判模型和表觀黑度表達式，確定輸送特定時間后板材的平均溫度。本發明可對輥道輸送過程中板材的平均溫度做出有效在線預判，為該過程溫度調控與補熱提供重要依據，以保證后續穩定變形，提高板材塑性加工成形性。該方法解決了鎂合金板材通過密閉式輥道輸送時板溫難跟蹤檢測的問題，具有快速、簡便易行等優點。

技術領域

本發明具體涉及一種鎂合金預熱板材輥道輸送過程中平均板溫預判方法，屬于鎂合金板材軋制技術領域。

背景技術

輥道輸送是金屬板材完成軋制工業化生產的必經環節，主要有開放式輥道和密閉式輥道兩種輸送結構。由于鎂合金具有低熱容、低導熱系數的特點，其板材在低溫環境中極易因散熱而產生溫降和溫度不均，從而影響軋制變形過程中板材的成形性和成材率。為減少輥道輸送過程中鎂合金板材的自身溫降，保證后續軋制變形所需溫度，該輥道輸送環節具有連續無間斷、速度快、密閉式輔熱輸送的技術特征，導致需利用溫度計、點溫儀等測溫工具完成的接觸式測溫方法不再適用，板溫狀態難以實時跟蹤檢測。在這種前提下，板溫離線預判顯得尤為重要。

輸送過程中板材與輸送輥之間的接觸形式為線接觸，而根據牛頓冷卻公式可知，接觸熱傳導散熱量與二者接觸面積成正比，因此二者間的熱傳導散熱量可忽略不計，輥道輸送過程中板材與周圍環境間的傳熱主要為熱輻射散熱和對流散熱。在常規帶鋼輥道輸送過程中，板材預熱溫度高達1010℃，與熱輻射相比，對流占據的散熱份額較小，在計算板材因冷卻導致的溫降時，常忽略對對流散熱的考慮。但與帶鋼相比，鎂合金的預熱溫度較低，一般小于420℃，較小的體積比熱還會增大鎂合金溫度對熱量變化的敏感性，因而在計算鎂合金因散熱導致的溫降時，對流散熱的影響作用不可忽略。基于對熱輻射散熱和對流散熱作用綜合考慮，實現輥道輸送過程中鎂合金平均板溫準確預判，可為該環節溫度調控與輔熱實施提供重要依據，對提高鎂合金寬幅板材成形質量具有重要的意義。

發明內容

針對鎂合金板材在經密閉式輥道輸送時板溫狀態難實時跟蹤檢測的問題，本發明提供了一種鎂合金預熱板材輥道輸送過程中平均板溫預判方法，即針對具有特定合金牌號及表面氧化程度和粗糙度的鎂合金板材，確定其在輥道輸送過程中與板材熱物性參數、幾何尺寸、預熱溫度(板材經加熱爐加熱后的出爐溫度)、表觀黑度和輸送時間有關的平均板溫預判模型，確定與板材厚度及預熱溫度有關的表觀黑度表達式，隨后基于表觀黑度表達式和平均板溫模型，實現鎂合金板材經密閉式輥道輸送時平均板溫的在線預判。

所述的板材預熱溫度T₀范圍為250～400℃，厚度H范圍為0.002～0.035m，采用表面貼熱電偶內部埋熱電偶的接觸式測溫方式對輥道輸送過程中的鎂合金板材進行測溫，如圖1所示，結果表明鎂合金板材在該厚度和溫度范圍內輸送時表面溫度與內部溫度相差不大，溫差為±5℃，因此對輸送過程中鎂合金板材溫度的預測問題即轉化為求解該狀態下平均板溫的問題。

本發明中鎂合金預熱板材輥道輸送過程中平均板溫的計算步驟包括：

步驟一：建立板材平均板溫預判模型

鎂合金板材在通過輥道輸送時熱輻射散熱和對流散熱所占總散熱量的份額會隨板材自身及外界條件發生改變。根據斯特芬-玻爾茲曼定理，板材在輸送微元時間Δt內的熱輻射能E可由下式來計算：

E＝A_outεσ(T_a+273)⁴·Δt (1)