一种热连轧带钢表面氧化铁皮厚度软测量方法，属于轧钢技术领域，该测量方法建立厚度软测量模型，通过与热连轧过程机建立实时通讯，从过程机数据库中在线调用合金成分、工艺参数、实时温度参数及时间参数，作为参数输入，可实时的进行热连轧过程氧化铁皮厚度预测，根据测量结果修改各个阶段工艺参数，进而调整热轧工艺，以达到降低氧化铁皮厚度，改善带钢表面质量的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轧钢
，特别涉及一种。
技术介绍
板带热连轧过程中，氧化铁皮厚度控制是表面质量控制关键技术之一，实现表面 氧化铁皮厚度变化过程的跟踪是实现氧化铁皮结构控制的基础，然而，由于热连轧过程中 表面温度变化复杂、轧制线取样点有限，因此对热轧过程氧化铁皮演变进程实现跟踪是十 分困难。目前关于氧化铁皮的研究多集中在清理钢板表面氧化铁皮措施和氧化铁皮结构 控制方面，如中国专利申请号200710010183. 5《中薄板坯连铸连轧带钢表面氧化铁皮控制 方法》给出了针对中薄板坯热轧带钢包括成分设计、除鳞工艺、轧制和冷却工艺在内的氧化 铁皮的控制方法，但主要针对的是中薄板坯短流程生产线，主要解决的是如何除去表面红 锈，而对氧化铁皮厚度并未有提及；如中国专利申请号200610147265. X《测定热轧氧化铁 皮及其中氧化物相面密度的方法和用途》给出了测定热轧氧化铁皮及其中氧化物面密度的 方法，根据表面待测定的热轧氧化铁皮面积，计算氧化铁皮的面密度数值，根据氧化铁皮的 面密度数值可用于得到热轧氧化铁皮的平均厚度，但对氧化铁皮厚度具体计算方法并未有 提及，另外现阶段关于氧化铁皮厚度检测多集中在成品钢板取样的检测，这时检测的结果 为氧化铁皮铁最终厚度，而对热连轧过程中的氧化铁皮厚度演变缺乏必要的描述，在热连 轧过程中，氧化铁皮厚度演变与钢板温度、轧制条件等因素有密切关系，而且轧制过程中无 法直接测量全过程氧化铁皮厚度变化，很难满足人们对轧制全线氧化铁皮厚度实时监测的 需要，不利于工艺优化降低氧化铁皮厚度改善带钢表面质量。
技术实现思路
为克服上述方法之不足，本专利技术提出一种热连轧带钢表面氧化铁皮厚度软测量方 法，通过建立变温条件下厚度软测量模型，以达到降低氧化铁皮厚度，改善带钢表面质量的 目的。本专利技术的技术方案是这样实现的包括 以下步骤步骤1 通过热重分析仪进行氧化增重实验，确定在恒定温度条件下氧化增重与 时间的关系曲线；步骤2 计算氧化激活能；建立氧化动力学模型，公式如下；Δ W2 = Kt · t(1)式中，Δ W为氧化铁皮的增重，mg/mm2 ;KT为恒温T条件下抛物线氧化速率常数， mg2/(m4 · s) ；t为在T温度下的氧化时间，s ； 式中，Q为钢种的激活能，J/mol ；T为氧化温度，K;R为气体常数8.314，J/ (mol · K) ；A为模型常数； 式中，Ktl为初始模型参数；根据公式(1)和步骤1得到的氧化增重实验数据计算出钢种在不同温度下的抛物 线氧化速率常数Kt ；对公式(2)两边进行对数变换得到公式(3)，得到不同温度下的In Kt与▲的关系曲线，进行线性拟合，得到直线的斜率4，确定氧化激活能Q ； 1K步骤3 建立与热连轧过程机的实时通讯，从热连轧过程机的数据库中在线调用 实时温度参数；所述的实时温度参数包括由基础自动化测得的加热炉、粗轧机、精轧机、控 冷和卷取阶段的实时温度；步骤4 建立热连轧过程连续变温条件下厚度软测量模型，确定表面氧化铁皮厚度；利用步骤1所述的氧化动力学模型模型，推导变温条件下厚度软测量模型连续 变化的温度可看成是由若干个微小的温度梯度叠加而成，假定在一定的温度段内温度的变 化以同等的微小单元来进行递增或递减；恒温条件下，氧化铁皮的增重符合抛物线规律，变 温条件下，氧化铁皮增重可以分解为若干个微小的等温单元来计算其生成总和变温条件下厚度软测量模型公式为 式中，Δ Wi表示i时刻氧化铁皮的增重，mg/mm2 ； Δ Wi表示i_l时刻氧化铁皮的增 重，mg/mm2 ；巧表示i时刻、恒温T条件下抛物线氧化速率常数，mg2/(mm4 · s)，其中i = 1， 2,3,……N； Sti是时间步长，s Ji表示i时刻的氧化温度，K ；AW12 =AW02+ K^.-Stl+……+ KfrSti=M^+^jKir-Sti(6)(=1其中，AWtl= O;氧化铁皮厚度计算公式为比=Wi/(P · S)(7)其中，ρ为氧化铁皮密度，S为带钢表面积；本专利技术优点建立厚度软测量模型，通过与热连轧过程机建立实时通讯，从过程机 数据库中在线调用合金成分、工艺参数、实时温度参数及时间参数，作为参数输入，可实时 的进行热连轧过程氧化铁皮厚度预测，根据测量结果修改各个阶段工艺参数，进而调整热 轧工艺，以达到降低氧化铁皮厚度，改善带钢表面质量的目的。附图说明图1是本专利技术氧化增重实验方案示意图；图2是本专利技术氧化增重与时间关系曲 线图；图3是本专利技术不同温度下In Kt与+的 拟合曲线示意图；图4是本专利技术两种工艺条件下的温度 趋势曲线图；图5是本专利技术工艺1条件下的加热炉内 氧化铁皮厚度演变曲线图；图6是本专利技术工艺1条件下的轧制和冷 却过程中氧化铁皮厚度演变曲线图；图7是本专利技术工艺1条件下的卷取后氧 化铁皮厚度演变曲线图；图8是本专利技术工艺2条件下的加热炉内 氧化铁皮厚度演变曲线图；图9是本专利技术工艺2条件下的轧制和冷 却过程中氧化铁皮厚度演变曲线图；图10是本专利技术工艺2条件下的卷取后 氧化铁皮厚度演变曲线图；图11是本专利技术流程图。 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。本实施例采用汽车大梁钢510L，其成分如表1所示表1化学成分 包括以下步骤步骤1 采用热重分析仪进行氧化增重实验将线切割好的样品用丙酮进行 超声波清洗，洗掉试样表面的乳化液，之后用砂纸打磨，酒精清洗，吹干，制备成大小为 IOX 15 X (1. 5 2)mm的试样，采用同步差热分析仪进行氧化增重试验，同步热分析仪每隔 0. 3秒采集一次质量增重信号，炉内气氛为混合空气，等温氧化温度为500、600、700、800、 900、1000、1100°C，氧化时间为60min，如图1所示；步骤2 计算氧化激活能Q 图2为测定的在恒定温度条件下氧化增重与时间的关系曲线，图3为拟合曲线，计 算得到氧化激活能，具体参数如下表2模型参数 510L 15. 7587161157步骤3 建立于热连轧过程机的实时通讯，从过程机数据库中在线调用工艺参数 和实时温度测量数据，作为参数输入选择以下两种工艺参数作为输入参数表3工艺参数 上述两个工艺实测温度趋势如图3所示，图3为上述两种工艺从过程机数据库 中在线调用的实时温度测量数据绘制的温度趋势曲线，横坐标为时间参数，纵坐标为温度 值；步骤4 利用变温条件下厚度软测量模型，实现表面氧化铁皮厚度监测；图4为工艺1条件下的加热炉内氧化铁皮厚度演变曲线，横坐标为时间参数，纵坐 标为模型计算的氧化铁皮厚度值，出炉时氧化铁皮厚度为1159. 91um ；图5为工艺1条件下 的轧制和冷却过程中氧化铁皮厚度演变曲线，横坐标为时间参数，纵坐标为模型计算的氧 化铁皮厚度值；图6为工艺1条件下的卷取后氧化铁皮厚度演变曲线，横坐标为时间参数， 纵坐标为模型计算的氧化铁皮厚度值，卷取2400min后氧化铁皮厚度为13. 0119um ；图7为 工艺2条件下的加热炉内氧化铁皮厚度演变曲线，横坐标为时间参数，纵坐标为模型计算 的氧化铁皮厚度值，出炉时氧化铁皮厚度为1064. 83um ；图8为工艺2条件下的轧制和冷却 过程中氧化铁皮厚度演变曲线，横坐标为时间参数，纵坐标为模型计算的氧化铁皮厚度值， 出本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种热连轧带钢表面氧化铁皮厚度软测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤１：通过氧化增重实验，确定在恒定温度条件下氧化增重与时间的关系曲线；步骤２：计算氧化激活能；建立氧化动力学模型，公式如下；ΔＷ↑［２］＝Ｋ↓［Ｔ］.ｔ（１）式中，ΔＷ为氧化铁皮的增重，ｍｇ／ｍｍ↑［２］；Ｋ↓［Ｔ］为恒温Ｔ条件下抛物线氧化速率常数，ｍｇ↑［２］／（ｍｍ↑［４］.ｓ）；ｔ为在Ｔ温度下的氧化时间，ｓ；Ｋ↓［Ｔ］＝ｅｘｐ（Ａ－Ｑ／ＲＴ）（２）式中，Ｑ为钢种的激活能，Ｊ／ｍｏｌ；Ｔ为氧化温度，Ｋ；Ｒ为气体常数８．３１４，Ｊ／（ｍｏｌ.Ｋ）；Ａ为模型常数；ｌｎＫ↓［Ｔ］＝ｌｎＫ↓［０］＋（－Ｑ／Ｒ）.１／Ｔ（３）式中，Ｋ↓［０］为初始模型参数；根据公式（１）和步骤１得到的氧化增重实验数据计算出钢种在不同温度下的抛物线氧化速率常数Ｋ↓［Ｔ］；对公式（２）两边进行对数变换得到公式（３），得到不同温度下的１ｎＫ↓［Ｔ］与１／Ｔ的关系曲线，进行线性拟合，得到直线的斜率－Ｑ／Ｒ，确定氧化激活能Ｑ；步骤３：建立与热连轧过程机的实时通讯，从热连轧过程机的数据库中在线调用实时温度参数；所述的实时温度参数包括由基础自动化测得的加热炉、粗轧机、精轧机、控冷和卷取阶段的实时温度；步骤４：建立热连轧过程连续变温条件下厚度软测量模型，确定表面氧化铁皮厚度；利用步骤１所述的氧化动力学模型模型，推导变温条件下厚度软测量模型：连续变化的温度可看成是由若干个微小的温度梯度叠加而成，假定在一定的温度段内温度的变化以同等的微小单元来进行递增或递减；恒温条件下，氧化铁皮的增重符合抛物线规律，变温条件下，氧化铁皮增重可以分解为若干个微小的等温单元来计算其生成总和，变温条件下厚度软测量模型公式为：ΔＷ↓［ｉ］↑［２］＝ΔＷ↓［ｉ－１］↑［２］＋Ｋ↓［Ｔ］↑［ｉ］.δｔ↓［ｉ］（４）Ｋ↓［Ｔ］↑［ｉ］＝ｅｘｐ（Ａ－Ｑ／ＲＴ↓［ｉ］）（５）式中，ΔＷ↓［ｉ］表示ｉ时刻氧化铁皮的增重，ｍｇ／ｍｍ↑［２］；ΔＷ↓［ｉ］表示ｉ－１时刻氧化铁皮的增重，ｍｇ／ｍｍ↑［２］；Ｋ↓［Ｔ］↑［ｉ］表示ｉ时刻、恒温Ｔ条件下抛物线氧化速率常数，ｍｇ↑［２］／（ｍｍ↑［４］.ｓ），其中ｉ＝１，２，３，……Ｎ；δｔ↓［ｉ］是时间步长，ｓ；Ｔ↓［ｉ］表示ｉ时刻的氧化温度，Ｋ；ΔＷ↓［ｉ］↑［２］＝ΔＷ↓［０］↑［２］＋Ｋ↓［Ｔ］↑［１］.δｔ↓［１］＋……＋Ｋ↓［Ｔ］↑［ｉ］.δｔ↓［ｉ］＝ΔＷ↓［０］↑［２］＋＊...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹光明，刘振宇，孙彬，李成刚，贾涛，王国栋，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]
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