摘 要：溫度在熱連軋軋制過程中起著重要的作用，本文研究了熱連軋精軋軋制過程中的傳熱形式，給出了溫度預(yù)報的計算方式，建立了熱連軋精軋離線溫度預(yù)報模擬軟件，通過計算驗證了預(yù)報模型的正確性。

關(guān)鍵詞：熱連軋；溫度模擬計算；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.107

軋制溫度在熱連軋生產(chǎn)過程中是一個十分重要的因素，直接影響到熱軋帶鋼的產(chǎn)品的穩(wěn)定性。準確的計算軋制環(huán)節(jié)的溫度變化是實現(xiàn)熱連軋計算機控制的重要前提，對實際軋制過程的溫度控制有著重要的作用[1]。溫度模擬計算是在帶鋼軋制之前通過溫度模型計算各機架的軋制溫度及終軋溫度。由此可見帶鋼溫度模擬計算準確性是決定精軋速度、軋制力預(yù)測精度、輥縫設(shè)定準確性等的關(guān)鍵因素，更是提高軋制穩(wěn)定性的關(guān)鍵所在[1]。

1 軋制過程帶鋼的傳熱方式

軋制過程存在著輻射、對流、熱傳導、變形熱、摩擦升熱等多種相互交替的熱量轉(zhuǎn)換方式。在軋制過程中，影響帶鋼溫度變化的因素十分復(fù)雜，為了便于過程的設(shè)定計算，假定[2]：

（1）忽略傳送輥道對軋件溫度的影響；

（2）假定溫度在帶鋼厚度方向上均勻分布，假設(shè)軋件上下表面熱量得失完全對稱，而且沿厚度和寬度方向溫度均勻；

（3）將帶鋼在軋制過程中的傳熱簡單劃分成各個區(qū)域，并將各區(qū)域的傳熱方式單一化，即只計算各區(qū)域的主要傳熱，而忽略其它方式的傳熱；

當帶鋼位于某一傳熱區(qū)域，如空冷傳熱區(qū)域時，只考慮帶鋼對空氣輻射散熱；當處于噴嘴作用區(qū)域時，只考慮水冷強制對流散熱；處于軋制區(qū)域時，考慮帶鋼與工作輥的接觸導熱、帶鋼與工作輥的摩擦升熱以及帶鋼因變形而升溫。

2 軋制過程的溫度計算

2.1 空冷區(qū)的溫度計算

帶鋼自由表面在空冷過程中，溫降主要是輻射造成的熱量損失，同時也存在自然對流冷卻（空氣）。輻射的熱量損失與溫度的四次方成正比，因此在高溫時輻射損失遠遠超過了自然對流損失，當軋件溫度在1000℃左右時自然對流熱量損失只占總熱量損失的5%左右[3，4]，因此可以只考慮輻射損失。

2.2 水冷區(qū)的溫度計算

水冷區(qū)包括三種類型的冷卻區(qū)域：除磷水冷區(qū)（FSB），軋輥冷卻水冷區(qū)，機架間噴水冷卻區(qū)，三者模型形式相同，區(qū)別在于水冷熱交流換熱系數(shù)不同。水和帶鋼表面接觸將使軋件產(chǎn)生溫降，這種熱量損失屬于強迫對流。

2.3 軋制區(qū)的溫度計算

目前所有的溫降模型以粗軋區(qū)出口點實測溫度作為依據(jù)，由此來計算精軋區(qū)的各種溫度參數(shù)。由粗軋出口實測溫度作為初始溫度，經(jīng)過粗軋與精軋之間的中間輥道，這區(qū)間按照空冷溫降模型計算精軋開軋溫度，公式中的帶鋼輻射率根據(jù)保溫罩開啟個數(shù)進行插值計算。

軋制過程中的冷卻區(qū)域劃分如圖1所示。如果機架間噴水開啟，區(qū)域④則按照水冷計算，噴水關(guān)閉時按照空冷計算。

軋件在軋輥中軋制的溫度取決于以下三種因素：軋件與軋輥間的熱傳導而引起的溫降，因變形熱引起的溫升，因摩擦熱引起的溫升。

3 軋制溫度的模擬計算

3.1 精軋機組溫度預(yù)報計算程序框圖

3.2 驗證

在精軋機組的出口處有高溫檢測計，帶鋼在精軋出口的溫度可以直接測量。根據(jù)上述模型，編制了熱連軋精軋終軋溫度設(shè)定離線模擬軟件，選取鋼種為Q235B和510L兩種帶鋼，并結(jié)合現(xiàn)場實際軋制參數(shù)，計算帶鋼在精軋機組中軋制過程各機架軋制溫度和終軋溫度的預(yù)報值，與現(xiàn)場間接測量值和直接測量值做比較，如圖3、圖4所示：

通過大量收集現(xiàn)場的實際軋制數(shù)據(jù)，利用本文所述模型計算出的帶鋼軋制溫度與實際值之差在15℃之內(nèi)，驗證了所建模型的正確性。

4 結(jié)論

本文針對熱連軋精軋機組間熱量的傳遞方式進行了詳細的研究，建立了精軋溫度預(yù)報模型，通過終軋溫度預(yù)報的模擬計算，驗證了模型的正確性。所做的研究工作對新產(chǎn)品開發(fā)起到了較好的指導作用。

參考文獻：

[1]祝孔林，單旭沂，巴利穎.2050mm熱軋終軋溫度預(yù)測模型優(yōu)化[J].軋鋼，2006，23（04）：45-47.

[2]龔殿堯，徐建中，薛文穎，劉相華，王國棟.熱連軋帶鋼終軋溫度模擬軟件開發(fā)[J].鋼鐵研究學報，2007，19（01）：60-62.

[3]孫一康.帶鋼熱連軋的模型與控制[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

[4]王國棟，吳國良等.板帶軋制理論與實踐[M].1989.

作者簡介：高云紅（1978-），女，山東臨朐人，講師，研究方向：控制理論與控制工程。endprint