在熱連軋帶鋼生產(chǎn)中，如何做到既保證帶鋼頭部及全長(cháng)的終軋溫度在要求的范圍內，又保證較高的生產(chǎn)率，一直是現代熱連軋生產(chǎn)技術(shù)人員研究的重要課題。實(shí)際生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)線(xiàn)采了計算機控制，帶鋼的終軋溫度的控制精度進(jìn)一步提高，同時(shí)還能利用反饋系統等計算機輔助手段對軋件溫度進(jìn)行在線(xiàn)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(xué)模型，這對于提高終軋溫度計算精度，進(jìn)一步改善產(chǎn)品質(zhì)量具有十分重要的理論意義和實(shí)際指導意義。

1 機架間溫度控制數學(xué)模型研究

精軋機組溫降模型是熱連軋的關(guān)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(zhì)量，進(jìn)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(gè)環(huán)節的溫度變化是分析帶鋼熱連軋過(guò)程的重要前提。本文以熱軋帶鋼實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程為計算條件，把熱連軋精軋溫降過(guò)程歸結為以下5 種基本傳熱環(huán)節：
    1）帶鋼（鋼坯，板坯）在輥道上或機架間傳送時(shí)的溫降；
    2）噴水或高壓水除鱗時(shí)的溫降；
    3）軋制時(shí)的帶鋼與軋輥接觸時(shí)產(chǎn)生的變形溫升；
   4）軋制時(shí)的帶鋼與軋輥接觸時(shí)產(chǎn)生的溫度變化；
   5）軋制時(shí)的帶鋼與軋輥間的摩擦所產(chǎn)生的溫度變化。

帶鋼在精軋過(guò)程中的溫度變化過(guò)程如圖2 所示。從圖中可以看出，整個(gè)溫度變化過(guò)程又可為3 個(gè)區域。
   1空冷區
   如圖2 所示1，2區為空冷區。當噴嘴未打開(kāi)時(shí)，,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(gè)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(gè)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(guò)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?？绽錅亟的Ｐ屯ㄟ^(guò)建立其與軋件厚度的線(xiàn)性關(guān)系來(lái)計算?？墒擒埣臒彷椛湎禂蹬c許多物理因素有關(guān)如軋件表面上的氧化鐵皮的程度，氧化鐵皮較多時(shí)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(xiàn)性關(guān)系，該模型精度有可能進(jìn)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(guò)程中，主要有熱輻射和熱對流兩種傳熱方式。熱帶軋制時(shí)的輻射傳熱是通過(guò)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(shí)測數據確定的輻射率£。

    1.2.2 水冷溫降模型
    因水冷時(shí)帶鋼在長(cháng)度和寬度方向上的傳熱條件均比較一致，故可認為長(cháng)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(guò)程就簡(jiǎn)化為零維非穩態(tài)導熱問(wèn)題。機架間冷卻實(shí)質(zhì)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(guò)，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(mǎn)足較高控制精度的要求，是一種較先進(jìn)的水冷溫度控制模型。
    1.2.3 接觸溫降模型
    軋制過(guò)程中，溫度較高的鋼板和溫度較低的軋輥發(fā)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(guò)程中，軋輥傳遞給軋件的機械能，在使軋件發(fā)生形狀改變的同時(shí)，還會(huì )使金屬產(chǎn)生加工硬化，在隨后的再結晶過(guò)程中，加工硬化組織中累積的機械能就會(huì )以熱能的形式釋放出來(lái)，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(chǎn)生的熱量是由一部分塑性變形功轉化來(lái)的。假若變形區中粘著(zhù)區范圍很大，則此部分熱量可以忽略不計。但是，精軋時(shí)滑動(dòng)區范圍很大，克服摩擦的功增大，接觸摩擦所產(chǎn)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(guò)程中溫度變化模型物理意義明確，是理論性很強的數學(xué)模型。實(shí)際上，現場(chǎng)很難對帶鋼機架間溫度進(jìn)行測量，也不可能得到軋制過(guò)程溫度變化的真實(shí)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(chǎng)的精出口溫度實(shí)測值進(jìn)行了比較，如圖3 所示。

從圖中可見(jiàn)，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(chǎng)實(shí)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(guò)程中的溫度變化規律接近真實(shí)情況。采用本文模型的計算結果與實(shí)際生產(chǎn)數據吻合良好，證明了該模型完全可以適合生產(chǎn)現場(chǎng)實(shí)際。