CN115121632B - 一种热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，涉及轧钢自动控制技术领域。该方法通过设计不同类型的中凸度水冷换热系数曲线，建立水量中凸度冷却数学模型，综合考虑了热轧带钢在层流冷却过程中工艺规程和设备参数，最大限度地还原现场实际，通过有限元计算得到最优中凸度水冷换热系数曲线，进而得到在层流冷却过程中对应于中凸度水量分布的工艺参数即水流密度以指导水量调控工艺，使得带钢表面的水量呈现出良好的马鞍形分布，从而保证带钢中间与边缘区域的冷却速度基本一致，实现热轧带钢横向温度均匀冷却的控制目标，进而可解决由于横向温度冷却不均匀而造成的平整度缺陷。

Description

一种热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法
技术领域
本发明属于轧钢自动控制技术领域，具体涉及一种热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法。
背景技术
轧后层流冷却是调整热轧带钢组织性能并实现带钢板形优化的重要工艺流程。虽然热轧带钢在通过精轧机组后已被轧平，但在层流冷却过程中也会出现宽度方向的平整度缺陷，这主要是因为冷却过程中横向温度分布不均匀，使得带钢内部形成残余应力，造成瓢曲等平整度缺陷。目前无论何种横向温度均匀化冷却技术的发展，本质都是通过调控水量，改变横向水冷换热系数曲线。
带钢在层流冷却过程中横向温度不均匀有三方面的因素：首先，带钢轧后进入层流冷却的初始横向温度分布不均匀，已存在边部过冷；其次，在层流冷却过程中，上集管冷却水在带钢上表面容易聚集且从带钢中间区域向带钢边缘区域流动，加重了带钢边缘区域的过冷程度；最后，在层流冷却过程中，虽然横向集管的水流量分布均匀，但由于出精轧机时带钢已存在横向温度不均匀的分布，使得冷却结束后仍然存在宽度温度不均匀的现象。大多数现有研究都是针对层流冷却过程中横向温度均匀化冷却的装置与设备，例如针对喷嘴的结构参数、边部遮蔽量、冷却集管阀门等进行设计，基本是对冷却强度的优化与分析。而针对冷却分布即横向水冷换热系数曲线本身的研究较少，且在带钢水量凸度分布的应用当中，大部分设备参数的调试与设定都是基于经验公式与数据，并未对其中的冷却数学模型以及水冷换热系数曲线进行深入研究。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：轧后带钢上表面横向区域划分：根据轧后带钢横向温度分布情况，从宽度方向上将轧后带钢上表面划分为横向温度均匀一致的带钢中间区域及其左右两侧的具有相同宽度且相互对称的横向温度逐渐下降的边缘温降区域；
步骤2：模型参数确定：收集轧后带钢的几何参数和初始温度参数；
所述几何参数包括带钢厚度t、带钢宽度b、带钢长度e、带钢边缘温降区域的宽度c、带钢横向中心坐标与带钢左右边缘坐标；所述初始温度参数包括轧后带钢中间区域的温度T0、带钢边缘温度T′0；
步骤3：有限元模型创建：根据步骤2收集的几何参数通过ANSYS软件建立轧后带钢的几何模型，为所建立模型赋予步骤2收集的初始温度参数和材料热物性参数；划分网格，对模型进行单元离散化；
步骤4：对步骤3建立的有限元模型设定第三类边界条件：包括对带钢下表面换热系数进行设定、以及对带钢中间区域的换热系数hc、带钢边缘换热系数hw和凸度比值m中的至少两个参数进行设定；
步骤5：根据步骤2收集的几何参数和初始温度参数以及步骤3设定的第三类边界条件，通过导热偏微分方程得到带钢横向温度场解析解T(x,t)；
步骤6：设计不同类型的中凸度水冷换热系数曲线；
在热轧带钢层流冷却的水冷过程中，为实现带钢横向均匀化冷却效果，根据带钢层流冷却前的边部过冷情况，针对带钢中间区域与带钢边缘温降区域设置不同的水冷换热系数曲线，带钢中间区域换热系数基本一致，带钢边缘区域的换热系数越靠近边缘越低，从而在带钢整体横向水冷换热系数曲线上呈现出近似马鞍形分布，故称为中凸度水冷换热系数曲线，表示为H(x)；
步骤7：分别计算不同类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的层流冷却区域冷却水的横向水流密度分布；
步骤8：从不同类型的中凸度水冷换热系数曲线中选择最优的中凸度水冷换热系数曲线类型，从而确定层流冷却区域冷却水的最优横向水流密度分布，进而确定最优的中凸度水量分布。
进一步地，根据所述的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，以带钢宽度方向的中轴线为中心坐标x＝0，带钢左右边缘坐标则为x＝±b/2＝±δ。
进一步地，根据所述的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，将带钢中间区域的水冷换热系数曲线表示为hc，将带钢的一侧边缘温降区域的水冷换热系数曲线表示为h(x)，将带钢的另一侧边缘温降区域的水冷换热系数曲线表示为h(-x)，则所述中凸度水冷换热系数曲线H(x)为：
Figure BDA0003756734340000021
进一步地，根据上述任一项所述的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，所述带钢边缘温降区域的水冷换热系数曲线的类型包括但不限于一次函数、二次函数、正余弦函数、对数函数以及高次幂函数。
进一步地，根据所述的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，所述带钢边缘温降区域的水冷换热系数曲线h(x)至少包括如下6种类型：
Figure BDA0003756734340000031
Figure BDA0003756734340000032
Figure BDA0003756734340000033
Figure BDA0003756734340000034
Figure BDA0003756734340000035
Figure BDA0003756734340000036
进一步地，根据所述的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，所述中凸度水冷换热系数曲线H(x)至少包括如下6种类型：
Figure BDA0003756734340000037
进一步地，根据所述的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，不同类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的中凸度水量分布的计算方法为：将带钢横向温度场解析解T(x,t)、不同类型的中凸度水冷换热系数曲线均代入水量计算公式中，得到分别与各类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的层流冷却区域冷却水的横向水流密度分布，进而得到分别与各类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的在热轧带钢宽度方向上近似马鞍形的水量分布即中凸度水量分布。
进一步地，根据所述的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，所述从不同类型的中凸度水冷换热系数曲线中选择最优的中凸度水冷换热系数曲线类型的方法为：在所建立的有限元模型上根据当前层流冷却工艺计算得到轧后带钢实际温度场；分别计算对所建立的有限元模型运用不同类型的中凸度水冷换热系数曲线的温度场；对得到的轧后带钢实际温度场、不同类型的中凸度水冷换热曲线对应的温度场进行对比，对各所述温度场分析层流冷却之后带钢中间区域与带钢边缘温降区域的温度差，将最小温度差对应的中凸度水冷换热系数曲线类型作为最优的中凸度水冷换热系数曲线类型。
与现有技术相比，本发明实施方式提供的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，具有如下有益效果：
本发明通过设计不同类型的中凸度水冷换热系数曲线，建立水量中凸度冷却数学模型，综合考虑了热轧带钢在层流冷却过程中工艺规程(带钢上下表面换热系数、辊道速度、辊道长度等)和设备参数，最大限度地还原现场实际，通过有限元计算得到最优中凸度水冷换热系数曲线，进而得到在层流冷却过程中对应于中凸度水量分布的工艺参数即水流密度以指导水量调控工艺，使得带钢表面的水量呈现出良好的马鞍形分布，从而保证带钢中间与边缘区域的冷却速度基本一致，实现热轧带钢横向温度均匀冷却的控制目标，进而可解决由于横向温度冷却不均匀而造成的平整度缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的具体方式，下面将对实施例中涉及的相关附图做简单说明，下面的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来说，在没有创造性改变的前提下，可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实施方式热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法的流程示意图；
图2为本实施方式热轧带钢几何尺寸示意图；
图3为本实施方式带钢横向初始温度示意图；
图4为本发明实施例提供的轧后Q235B热轧带钢的轧后初始温度分布示意图；
图5为本发明实施例提供的轧后Q235B热轧带钢初始温度场的有限元模型图；
图6为本发明实施例提供的Q235B带钢的热物性参数图，其中(a)为Q235B带钢的密度图；(b)为Q235B带钢的热传导系数图；(c)为Q235B带钢的等压热容图；(d)为Q235B带钢的焓值图；
图7为热轧带钢上表面不同区域的换热系数与换热系数曲线示意图；
图8为呈现出近似马鞍形分布的热轧带钢中凸度水冷换热系数曲线示意图；
图9为本发明实施例提供的不同换热曲线类型在带钢边缘温降区域的分布图；
图10为本发明实施例提供的Q235B热轧带钢边缘温降区域的水冷换热系数曲线h1(x)对应的中凸度水量分布图；
图11为本发明实施例提供的Q235B热轧带钢边缘温降区域的水冷换热系数曲线h2(x)对应的中凸度水量分布图；
图12为本发明实施例提供的Q235B热轧带钢边缘温降区域的水冷换热系数曲线h3(x)对应的中凸度水量分布图；
图13为本发明实施例提供的Q235B热轧带钢边缘温降区域的水冷换热系数曲线h4(x)对应的中凸度水量分布图；
图14为本发明实施例提供的Q235B热轧带钢边缘温降区域的水冷换热系数曲线h5(x)对应的中凸度水量分布图；
图15为本发明实施例提供的Q235B热轧带钢边缘温降区域的水冷换热系数曲线h6(x)对应的中凸度水量分布图；
图16为本发明实施例提供的根据当前层流冷却工艺计算得到的轧后Q235B热轧带钢实际温度场的横向温度全过程演变图；
图17为本发明实施例提供的对所建立的有限元模型分别运用不同类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的层流冷却之后的温度场图；
图18为图17中一侧边部温降区域的放大图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
现以厚度为3mm、长为6000mm、宽为1200mm的Q235B热轧带钢的层流冷却过程为实施例对本发明的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法基于ANSYS软件的计算进行详细说明，如图1所示，所述热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，包括以下步骤：
步骤1：轧后带钢上表面横向区域划分：根据轧后带钢横向温度分布情况，从宽度方向上将轧后带钢上表面划分为横向温度均匀一致的带钢中间区域及其左右两侧的具有相同宽度且相互对称的横向温度逐渐下降的边缘温降区域；
所述带钢中间区域的温度均匀一致，所述带钢边缘温降区域的温度由与所述带钢中间区域的分界线处向带钢边缘逐渐下降，与所述带钢中间区域分界线处的温度最高，在带钢边缘处温度最低。
步骤2：模型参数确定：收集轧后带钢的几何参数和初始温度参数；
所述几何参数包括带钢厚度t、带钢宽度b、带钢长度e、带钢边缘温降区域的宽度c，如图2所示；所述几何参数还包括带钢横向中心坐标与带钢左右边缘坐标，在本实施方式中以带钢宽度方向的中轴线为中心坐标x＝0，带钢左右边缘坐标则为x＝±b/2＝±δ，如图3所示；
所述初始温度参数包括轧后带钢中间区域的温度T0、带钢边缘温度T′0。当完成精轧带钢即将进入层流冷却阶段时，带钢在横向温度分布不均匀，带钢中间区域温度为T0，带钢边缘温度为T′0，带钢边缘温降区域由与所述带钢中间区域分界线处的温度T0下降至边缘温度T′0，如图3所示。
在本实施例中，轧后Q235B热轧带钢的长度为6000mm，厚度为3mm，宽度为1200mm；带钢中间区域左右两侧的边缘温降区域的宽度为100mm；带钢横向中心坐标为x＝0，带钢左右边缘坐标为x＝±600；带钢上表面带钢中间区域的初始温度为880℃，上表面边缘温降区域的温度逐渐下降至边缘处的820℃，如图4所示边缘温降区域的温度近似线性下降。
步骤3：有限元模型创建：根据步骤2收集的几何参数通过ANSYS软件建立轧后热轧带钢的几何模型，为所建立模型赋予步骤2收集的初始温度参数和材料热物性参数；划分网格，对模型进行单元离散化。
在本实施例中，根据步骤2收集的几何参数通过ANSYS软件建立轧后Q235B热轧带钢的几何模型，为所建立模型赋予步骤2收集的初始温度参数和材料热物性参数后获得的轧后Q235B热轧带钢初始温度场的有限元模型如图5所示；在本实施例中所述的材料热物性参数包括如图6(a)所示的Q235B带钢的密度图、图6(b)所示的Q235B带钢的热传导系数图；图6(c)所示的Q235B带钢的等压热容图、图6(d)所示的Q235B带钢的焓值图。
步骤4：对步骤3建立的有限元模型设定第三类边界条件：包括对带钢下表面换热系数进行设定、以及对带钢中间区域的换热系数hc、带钢边缘换热系数hw和凸度比值m中的至少两个参数进行设定，其中所述凸度比值m＝hc/hw，如图7所示。
在本实施例中，温度场在带钢宽度方向均匀分布的凸度比值m＝1.3，带钢下表面换热系数为400W/m2·℃，带钢上表面的带钢中间区域换热系数hc＝450W/m2·℃。
步骤5：根据步骤2收集的几何参数和初始温度参数以及步骤3设定的第三类边界条件，通过导热偏微分方程得到带钢横向温度场解析解T(x,t)；
步骤6：设计不同类型的中凸度水冷换热系数曲线；
在热轧带钢层流冷却的水冷过程中，为实现带钢横向均匀化冷却效果，根据带钢层流冷却前的边部过冷情况，针对轧后带钢横向不同区域即带钢中间区域与带钢边缘温降区域设置不同的水冷换热系数曲线，带钢中间区域换热系数基本一致，带钢边缘区域的换热系数越靠近边缘越低，从而在带钢整体横向水冷换热系数曲线上呈现出近似马鞍形分布，故称为中凸度水冷换热系数曲线，表示为H(x)。将带钢中间区域的水冷换热系数曲线表示为hc，将带钢的一侧边缘温降区域的水冷换热系数曲线表示为h(x)，将带钢的另一侧边缘温降区域的水冷换热系数曲线表示为h(-x)，如图8所示，则有：
Figure BDA0003756734340000061
所述带钢边缘温降区域的水冷换热系数曲线的类型包括但不限于一次函数、二次函数、正余弦函数、对数函数以及高次幂函数，根据带钢初始条件，带钢边缘温降区域的水冷换热系数曲线h(x)至少包括如下6种类型：
Figure BDA0003756734340000071
Figure BDA0003756734340000072
Figure BDA0003756734340000073
Figure BDA0003756734340000074
Figure BDA0003756734340000075
Figure BDA0003756734340000076
则所述中凸度水冷换热系数曲线H(x)至少包括如下6种类型：
Figure BDA0003756734340000077
本实施例中的带钢边缘温降区域的水冷换热系数曲线h(x)至少包括如下6种类型：
h1(x)＝-1.04x+969,x∈[500,600] (9)
h2(x)＝0.01(-x+600)2+346,x∈[500,600] (10)
h3(x)＝-0.01(-x+600)2+2.0769(-x+600)+346,x∈[500,600] (11)
h4(x)＝0.0001(-x+600)3+346,x∈[500,600] (12)
h5(x)＝103.85sin[0.0157(-x+600)]+346,x∈[500,600] (13)
h6(x)＝22.58ln(-x+601)+346,x∈[500,600] (14)
由此可知，带钢边缘温降区域(x∈[500,600]或者x∈[-600,-500])不同水冷换热系数曲线的分布，如图9所示，带钢宽度方向x∈[-600,600]范围内的中凸度水冷换热系数曲线H(x)为：
Figure BDA0003756734340000078
步骤7分别计算不同类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的层流冷却区域冷却水的最优横向水流密度分布以及中凸度水量分布；
在本实施方式中，采用MATLAB程序编程将带钢横向温度场解析解Ts＝T(x,t)、不同类型的中凸度水冷换热系数曲线H(x)代入水量计算公式中，得到分别与各类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的层流冷却区域冷却水的横向水流密度分布，进而得到分别与各类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的在热轧带钢宽度方向上近似马鞍形的水量分布即中凸度水量分布。
水量计算公式为：
Figure BDA0003756734340000081
上式中，Q为水流密度，m3/(min·m2)；D为喷嘴直径，m；Ts为热轧带钢上下表面的温度，℃；Tw为冷却水温度，℃；PL为轧线方向与喷嘴距离，m；PC为轧线垂直方向与喷嘴距离，m；
层流冷却区域冷却水的横向水流密度分布为：
Figure BDA0003756734340000082
在本实施例中，喷嘴直径D＝0.01m，冷却水温度Tw＝25℃，轧线方向与喷嘴距离PL＝0.45m，轧线垂直方向与喷嘴距离PC＝0.04m。在本实施例中，带钢宽度方向x∈[-600,600]范围内的中凸度水冷换热系数曲线H(x)为：
Figure BDA0003756734340000083
在层流冷却过程中一维非稳态宽向温度场的解析解如下：
Figure BDA0003756734340000084
上式中，β为过余温度；t为时间；a是材料的热扩散率，其中a＝λ/ρcp，cp是材料比热，λ是导热系数，ρ为材料密度；μn＝kδ，其中k为比例系数；
由于在实际层流冷却过程中，冷却时间的计算取决于带钢在水冷区域的辊道长度L以及辊道速度v，即：
Figure BDA0003756734340000085
在本实施例中，辊道速度在10.25m/s左右，水冷区域长度为110m，由此可得温度场解析解为：
Ts＝T(x,t)＝880 cos[0.003714(-x+600)-0.371456]exp(-0.001465L) (21)
采用MATLAB程序编程将Ts与H(x)代入水量计算公式中得到本实施例的层流冷却区域冷却水的横向水流密度分布如下：
Figure BDA0003756734340000086
本实施例中得到的与各类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的层流冷却区域冷却水的横向水流密度分布如图10～15所示，进而得到分别与各类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的中凸度水量分布。
步骤8：通过带钢温度场的计算从上述不同的中凸度水冷换热系数曲线类型中选出最优的中凸度水冷换热系数曲线类型，从而确定层流冷却区域冷却水的最优横向水流密度分布，进而确定最优的中凸度水量分布；
步骤8.1：在所建立的有限元模型上根据当前层流冷却工艺计算得到轧后带钢实际温度场，以及分别计算对所建立的有限元模型分别运用不同类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的层流冷却之后的温度场；
轧后带钢实际温度场的计算是指不运用设计的中凸度水冷换热系数曲线，仅根据当前实际冷却集管均匀分布的情况进行计算，本实施例根据当前层流冷却工艺计算得到的轧后带钢实际温度场随时间演变如图16所示，轧后带钢实际温度场在当前层流冷却工艺下的最终冷却效果如图16中最后时刻(即y轴时刻t＝16s时)的横向温度分布。对所建立的有限元模型分别运用不同类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的层流冷却之后的温度场如图17所示。以图17中的一侧带钢边缘温降区域为例进行放大得到图18，通过图18可以得到带钢边缘温降区域横向温度的直观对比结果。
步骤8.2：确定最优的中凸度水冷换热系数曲线类型，从而确定层流冷却区域冷却水的最优横向水流密度分布，进而确定最优的中凸度水量分布；
对得到的轧后带钢实际温度场、不同类型的中凸度水冷换热曲线对应的温度场进行对比，从中分析层流冷却之后带钢中间区域与带钢边缘温降区域的温度差，进而选择最优的中凸度水冷换热系数曲线，最优的中凸度水冷换热系数曲线应与带钢边缘温降区域的温度分布曲线保持凹凸性一致、曲率变化近似。
本实施例中，不同类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的均匀化冷却效果如表1所示，其中峰值代表带钢边缘温降区域最高温度，谷值代表带钢边缘温降区域最低温度。
表1运用不同类型中凸度水冷换热系数曲线对应的均匀化冷却效果对比
Figure BDA0003756734340000091
根据表1和图16，可以判断出适宜本实施例Q235B热轧带钢横向温度均匀化冷却的中凸度水冷换热系数曲线类型为h1(x)，即：
Figure BDA0003756734340000101
则中凸度水冷换热系数曲线h1(x)对应的图10所示的层流冷却区域冷却水的横向水流密度分布即为最优的水流密度分布，进而可确定最优的中凸度水量分布。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；因而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：轧后带钢上表面横向区域划分：根据轧后带钢横向温度分布情况，从宽度方向上将轧后带钢上表面划分为横向温度均匀一致的带钢中间区域及其左右两侧的具有相同宽度且相互对称的横向温度逐渐下降的边缘温降区域；
步骤2：模型参数确定：收集轧后带钢的几何参数和初始温度参数；
所述几何参数包括带钢厚度t、带钢宽度b、带钢长度e、带钢边缘温降区域的宽度c、带钢横向中心坐标与带钢左右边缘坐标；所述初始温度参数包括轧后带钢中间区域的温度T0、带钢边缘温度T′0；
步骤3：有限元模型创建：根据步骤2收集的几何参数通过ANSYS软件建立轧后带钢的几何模型，为所建立模型赋予步骤2收集的初始温度参数和材料热物性参数；划分网格，对模型进行单元离散化；
步骤4：对步骤3建立的有限元模型设定第三类边界条件：包括对带钢下表面换热系数进行设定、以及对带钢中间区域的换热系数hc、带钢边缘换热系数hw和凸度比值m中的至少两个参数进行设定；
步骤5：根据步骤2收集的几何参数和初始温度参数以及步骤4设定的第三类边界条件，通过导热偏微分方程得到带钢横向温度场解析解T(x,t)；
步骤6：设计不同类型的中凸度水冷换热系数曲线；
在热轧带钢层流冷却的水冷过程中，为实现带钢横向均匀化冷却效果，根据带钢层流冷却前的边部过冷情况，针对带钢中间区域与带钢边缘温降区域设置不同的水冷换热系数曲线，带钢中间区域换热系数一致，带钢边缘区域的换热系数越靠近边缘越低，从而在带钢整体横向水冷换热系数曲线上呈现出类马鞍形分布，故称为中凸度水冷换热系数曲线，表示为H(x)；
步骤7：分别计算不同类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的层流冷却区域冷却水的横向水流密度分布；
步骤8：从不同类型的中凸度水冷换热系数曲线中选择最优的中凸度水冷换热系数曲线类型，从而确定层流冷却区域冷却水的最优横向水流密度分布，进而确定最优的中凸度水量分布。
2.根据权利要求1所述的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，其特征在于，以带钢宽度方向的中轴线为带钢横向中心坐标x＝0，带钢左右边缘坐标则为x＝±b/2＝±δ。
3.根据权利要求2所述的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，其特征在于，将带钢中间区域的水冷换热系数曲线表示为hc，将带钢的一侧边缘温降区域的水冷换热系数曲线表示为h(x)，将带钢的另一侧边缘温降区域的水冷换热系数曲线表示为h(-x)，则所述中凸度水冷换热系数曲线H(x)为：
Figure FDA0004062208730000021
4.根据权利要求3所述的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，其特征在于，所述带钢边缘温降区域的水冷换热系数曲线的类型包括但不限于一次函数、二次函数、正余弦函数、对数函数以及高次幂函数。
5.根据权利要求4所述的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，其特征在于，所述带钢边缘温降区域的水冷换热系数曲线h(x)至少包括如下6种类型：
Figure FDA0004062208730000022
Figure FDA0004062208730000023
Figure FDA0004062208730000024
Figure FDA0004062208730000025
Figure FDA0004062208730000026
Figure FDA0004062208730000027
6.根据权利要求5所述的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，其特征在于，所述中凸度水冷换热系数曲线H(x)至少包括如下6种类型：
Figure FDA0004062208730000028
7.根据权利要求1或5所述的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，其特征在于，不同类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的中凸度水量分布的计算方法为：将带钢横向温度场解析解T(x,t)、不同类型的中凸度水冷换热系数曲线均代入水量计算公式中，得到分别与各类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的层流冷却区域冷却水的横向水流密度分布，进而得到分别与各类型的中凸度水冷换热系数曲线对应的在热轧带钢宽度方向上类马鞍形的水量分布即中凸度水量分布。
8.根据权利要求1或5所述的热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法，其特征在于，所述从不同类型的中凸度水冷换热系数曲线中选择最优的中凸度水冷换热系数曲线类型的方法为：在所建立的有限元模型上根据当前层流冷却工艺计算得到轧后带钢实际温度场；分别计算对所建立的有限元模型运用不同类型的中凸度水冷换热系数曲线的温度场；对得到的轧后带钢实际温度场、不同类型的中凸度水冷换热曲线对应的温度场进行对比，对各所述温度场分析层流冷却之后带钢中间区域与带钢边缘温降区域的温度差，将最小温度差对应的中凸度水冷换热系数曲线类型作为最优的中凸度水冷换热系数曲线类型。
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