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在熱連軋帶鋼生產中，如何做到既保證帶鋼頭部及全長的終軋溫度在要求的范圍內，又保證較高的生產率，一直是現代熱連軋生產技術人員研究的重要課題。實際生產中影響終軋溫度的因素很多，但其中最主要的因素之一是精軋溫度模型的計算精度。提高終軋溫度的精確度，提出符合生產條件且行之有效的溫度控制模型，是十分必要的。目前由于熱連軋生產線采了計算機控制，帶鋼的終軋溫度的控制精度進一步提高，同時還能利用反饋系統等計算機輔助手段對軋件溫度進行在線調節，這為提高終軋溫度的控制精度提供了便利條件。本文詳細介紹熱連軋精軋機組溫度控制數學模型，這對于提高終軋溫度計算精度，進一步改善產品質量具有十分重要的理論意義和實際指導意義。

1 機架間溫度控制數學模型研究

精軋機組溫降模型是熱連軋的關鍵模型。圖1 是熱連軋精軋機組設備布置圖，從圖中我們可以看出，精軋入口處設有高溫計、熱金屬檢測儀各一臺。精軋F7 出口處設高溫計、厚度儀和寬度儀各一臺。卷曲機入口處有高溫計一臺。機架間設有活套。精軋前設有除鱗箱，清除次生氧化鐵皮。為了提高帶鋼表面質量，進一步清除再生氧化鐵皮，在F1-F2’ 機架后設有高壓水除鱗裝置。在精軋各機架間有噴水冷卻噴嘴。

1.1機架間溫度變化區段分析

準確地計算精軋各個環節的溫度變化是分析帶鋼熱連軋過程的重要前提。本文以熱軋帶鋼實際生產過程為計算條件，把熱連軋精軋溫降過程歸結為以下5 種基本傳熱環節：
    1）帶鋼（鋼坯，板坯）在輥道上或機架間傳送時的溫降；
    2）噴水或高壓水除鱗時的溫降；
    3）軋制時的帶鋼與軋輥接觸時產生的變形溫升；
   4）軋制時的帶鋼與軋輥接觸時產生的溫度變化；
   5）軋制時的帶鋼與軋輥間的摩擦所產生的溫度變化。

帶鋼在精軋過程中的溫度變化過程如圖2 所示。從圖中可以看出，整個溫度變化過程又可為3 個區域。
   1空冷區
   如圖2 所示1，2區為空冷區。當噴嘴未打開時，,5區也為空冷區。
   2水冷區
   水冷區有除鱗區、軋輥冷卻區和機架間噴水冷卻區，三個區域的對流換熱系數不同。
   3帶鋼與軋輥接觸區
    接觸區帶鋼溫度變化分為：帶鋼與軋輥接觸溫降、變形溫升和摩擦溫升三個部分。

該空冷溫降模型物理意義明確、結構完整，充分反映了精軋出口溫度、比熱、厚度等各主要因素的影響，能夠較精確地計算出軋件軋制過程中由空冷引起的溫降。提高軋件熱輻射系數計算精度，可以提高空冷溫降計算精度。空冷溫降模型通過建立其與軋件厚度的線性關系來計算。可是軋件的熱輻射系數與許多物理因素有關如軋件表面上的氧化鐵皮的程度，氧化鐵皮較多時其值較大，反之較小，因此如果增加一些其它的影響因素如軋件溫度，重新建立線性關系，該模型精度有可能進一步提高。

1.2 溫度模型介紹
    1.2.1 空冷溫度模型
   帶鋼自由表面在空冷過程中，主要有熱輻射和熱對流兩種傳熱方式。熱帶軋制時的輻射傳熱是通過軋件的高溫表面以輻射的形式向外散失熱量，而對流傳熱為自然對流，它引起的溫降約為輻射溫降的1%，且在高溫區對流熱量損失只占總熱量損失的5%-7%，因此可以只考慮輻射損失，而把其他影響都包含在根據實測數據確定的輻射率£。

    1.2.2 水冷溫降模型
    因水冷時帶鋼在長度和寬度方向上的傳熱條件均比較一致，故可認為長度和寬度方向上溫度分布均勻。因帶鋼較薄，故可認為在一定的厚度范圍內，沿厚度方向上的溫度相同，這樣，帶鋼水冷過程就簡化為零維非穩態導熱問題。機架間冷卻實質上屬于低壓噴水冷卻，雖然工作壓力較小，但是流量比較大，帶鋼是在層流水中通過，所以，它也是強迫對流的一種形式。
     該模型考慮了帶鋼與冷卻水之間的熱傳導以及噴水對帶鋼的影響，對各種影響對流換熱的因素考慮地較全面。該模型可以滿足較高控制精度的要求，是一種較先進的水冷溫度控制模型。
    1.2.3 接觸溫降模型
    軋制過程中，溫度較高的鋼板和溫度較低的軋輥發生接觸，鋼板熱量流向軋輥，使得鋼板溫度降低。該模型考慮了帶鋼與軋輥之間的熱傳導對帶鋼溫度的影響，對各種影響接觸換熱的因素考慮地較全面。
    1.2.4變形升溫模型
     研究表明，金屬在塑性變形過程中，軋輥傳遞給軋件的機械能，在使軋件發生形狀改變的同時，還會使金屬產生加工硬化，在隨后的再結晶過程中，加工硬化組織中累積的機械能就會以熱能的形式釋放出來，使軋件的溫度升高。
     1.2.5摩擦升溫模型
    帶鋼與軋輥相互摩擦產生的熱量是由一部分塑性變形功轉化來的。假若變形區中粘著區范圍很大，則此部分熱量可以忽略不計。但是，精軋時滑動區范圍很大，克服摩擦的功增大，接觸摩擦所產生的熱量就不能忽略了。

    2計算結果及分析
    本研究中給出的帶鋼在軋制過程中溫度變化模型物理意義明確，是理論性很強的數學模型。實際上，現場很難對帶鋼機架間溫度進行測量，也不可能得到軋制過程溫度變化的真實值。為了驗證本文所闡述規律，將精軋溫度控制軟件的精軋出口溫度計算值，與國內某廠的精出口溫度實測值進行了比較，如圖3 所示。

從圖中可見，由精軋溫度控制軟件計算所得的帶鋼精軋出口溫度與現場實測值之差在7 $. 8之內，這可以間接證明本研究中帶鋼在軋制過程中的溫度變化規律接近真實情況。采用本文模型的計算結果與實際生產數據吻合良好，證明了該模型完全可以適合生產現場實際。