钢板中厚板轧后冷却纵向温度均匀性控制策略分析_TR.pdf

设备与自动化}

钢板中厚板轧后冷却纵向温度均匀性控制策略分析

周月杰
(北京首钢自动化信息技术有限公司自动化研究所100041)

摘要．车L后钢板在纵向上存在温度分布不均匀，如果不采取一定的措施，冷却会加剧钢板沿纵向的温度不均匀。本
文以首秦4300加速冷却系统在线计算模块为研究对象，对控制冷却模型在实现沿钢板纵向上温度均匀性进行了分
析。根据对大量数据的统计，该模型对提高钢板沿钢板纵向上的温度均匀性起到了，很大的作用。
关键字：控制冷却；温度均匀；分段控制

1前言越精确，但是分层过多也会涉及到矩阵的存储多大的问题，
控制轧制和控制冷却是现代轧钢工艺不可或缺的两个在4300ram的程序中，将钢板在厚度方向上分成20层，因
组成部分，通过控制轧制和控制冷却的有机结合，能有效的为上下认为是对称冷却的，所以认为钢板的中部其实就是
改善钢板的强度和塑性性能。因为轧后的钢板在纵向上个绝热层，只考虑钢板的上部分即可。
存在较大的温度分布不均匀，所以提高钢板在长度方向上具有内热源的瞬态固体导热微分方程的形式为：
的均匀性是控制冷却系统的一个主要功能之一。通过提高户c鲁=t(骞+乎卜
钢板纵向的温度均匀性分布，可以有效的改善钢板板形和
式中，T／(℃)为物体的瞬时温度，t／(s)为过程的进行时
性能的温度。本文就首秦4300控制冷却系统对如何提高钢
间，k／(w／(m．℃))为材料的导热系数，P／(kg／m3)为材料的密
板纵向温度均匀性策略进行介绍。
度，C／(J／kg'C)为材料的比热容，qv／(W／m’)为材料的内热源
强度。以上的微分热传导转化成有限元计算瞬态温度场的
2控制冷却模型原理基本方程式：
控制冷却的重要目的就是在不降低钢板韧性的前提下
L。
通过对钢板的控制冷却来进一步提高钢板的性能。在采取(【小踟{T)。={P}，+警{r
适当的方法下，它能够防止奥氏体晶粒的长大，减少网状式中，[Kr温度”刚度矩阵；{T}t未知温度列向量；[N】
碳化物的析出，保持碳化物的固溶状态，同时可以减少珠光非稳态变温度矩阵；温度场随时间变化率的列向量；吲已知
体球团尺寸，改善珠光体形貌和片层间距从而改善钢板的项组成的列向量．求出[K】、【N】是问题的关键。我们这里不赘
性能。控制冷却过程中控制的主要参数包括冷却水集管开述方程的推倒过程。在首秦4300的加速冷却系统中，将钢
启的组数、各组集管的水流量、上下水流量比值、钢板的冷板在厚度方向上分成20层，因为上下认为是对称冷却的，
却速率和钢板通过冷却区时的速度。其中钢板在实际经过所以认为钢板的中部其实就是个绝热层，只考虑钢板的上
冷却区时的速度是在线控制模型丰要计算数据。通过对钢部分即可。
板在线控制冷却速度的控制来达到在纵向上的温度均匀。
4在线冷却控制模型分段控制
3钢板瞬态温度场的有限元求解4．1使用在线冷却模型的必要性
在控制冷却模型中，对时间采取的是差分格式，而在空控制冷却模型预计算的结果是基于外部输入钢板的
间上采取有限元的格式，这样差分和有限元的互相结合，取PDI中的原始数据来对冷却过程中所需要的速度和水流量
等进行计算。但是钢板在实际的轧制过程中，钢板实际的终
得更精确的温度场解。用有限元对钢板温度场进行求解是控
轧温度肯定会和目标的终轧温度存在差距，而且沿钢板长
冷模型的理论核心，所有关于温度的计算都是根据有限元算
法求解的。从初始温度场开始，每隔一个时间步长，求解下一度方向上也肯定存在一定的不均匀性。如果仅仅是按照
时刻的温度场。在空间域上用有限元网格剖分，而在时间域PDI数据设定值进行实际冷却，肯定会对钢板的终冷温度
造成一定的影响。而且根据现场的实际情况，如果此时针对
上用有限差分，实质上是有限元和有限差分的混和解法。
有限元算法的基本思想在控制冷却模型中的应用就是集管的水流量进行调节，需要一定的时间来微调阀的开口
度，这样就会导致不能在钢板到达冷却区之前对水流量进
将钢板在厚度方向上分成N层，分层越细，对温度场的求解

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行调整．面对辊道建度的调节相对来说嗣比较简单和迅速．
在续计算目的就是在以减少因为目标的缚轧温度和实际在#十朴南，kx皆≠瑞器，V∞*§目∞十月
轧叽出口处高温计之间的偏差而造成的终持温度和目标终速度。上面的缉性方程的形式为：AI．X。o．它可以变形为：
AF．AI『|卸，所咀方程组．41·X-h可能
净温室的偏差而引起实露终净温度与目标终净温度的德差AIr．X=AV．b．因为l
的目的T对目扳的速度进行微调节。有无穷多十梓．所以要得刊方程组的难一解必须引入约束
豢件。
42在缠计算模型的分段控制原理
加速抟却模型主要有一下几十主要部分：与计算、在线通过封现螨的实际情况进行思考，可以知道，锅袄在运
行的过程中，不同时刻钢板速度变