[摘要]本文介紹了控制冷卻系統(tǒng)中冷卻速率的模型。對(duì)于模型的策略給出詳細(xì)的分析，設(shè)計(jì)了冷卻速度與冷卻率的關(guān)系計(jì)算公式，得出了較好的冷卻效果模型。對(duì)于特殊的薄長(zhǎng)的鋼板以及空氣冷卻率的關(guān)系了進(jìn)行了必要的說(shuō)明。

[關(guān)鍵詞] 冷卻速率 模型 策略 

前言

       控制冷卻工藝是一項(xiàng)節(jié)約合金、簡(jiǎn)化工序、節(jié)約能源消耗的先進(jìn)軋鋼技術(shù)。熱軋鋼材軋后控制冷卻能改善鋼材組織，提高鋼材性能，縮短熱軋鋼材的冷卻時(shí)間，提高軋機(jī)的生產(chǎn)能力，還可以防止鋼材在冷卻過(guò)程中由于不均勻而產(chǎn)生的扭曲和彎曲，產(chǎn)生較高的效益。

一、鋼板冷卻策略

    控制冷卻系統(tǒng)是用來(lái)冷卻鋼板的一套自動(dòng)化控制系統(tǒng)。當(dāng)鋼板離開(kāi)每一個(gè)冷卻區(qū)域時(shí)，鋼板的長(zhǎng)度方向和寬度方向的溫度是一致的，也就是說(shuō)鋼板的溫度是均衡的。鋼板的終冷溫度是由技術(shù)人員設(shè)定的，為了能夠控制終冷溫度必須對(duì)溫度的冷卻速率進(jìn)行控制。

    為了控制冷卻速率必須控制住鋼板通過(guò)冷卻系統(tǒng)區(qū)域的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間是由鋼板的運(yùn)行速度決定的。假設(shè)，鋼板的溫度均衡沒(méi)有變化，鋼板運(yùn)行到冷卻系統(tǒng)裝置的入口。見(jiàn)下圖1（a)所示：

圖1：鋼板進(jìn)行冷卻系統(tǒng)示意圖

    當(dāng)頭部進(jìn)入到冷卻系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后尾部才能進(jìn)入到冷卻系統(tǒng)中，如圖1（b)所描術(shù)的鋼板的位置，設(shè)長(zhǎng)度為L的一張鋼板正在冷卻，它的頭部剛好要從冷卻系統(tǒng)中出來(lái)，在頭部穿過(guò)冷卻系統(tǒng)的這個(gè)時(shí)間中，鋼板出現(xiàn)熱損失，而且隨著運(yùn)行鋼板熱量會(huì)繼續(xù)損失。如圖1（c)所示，鋼板的頭部己距離冷卻系統(tǒng)L米，與冷卻系統(tǒng)裝置的長(zhǎng)度相等。如果冷卻后鋼板的終冷溫度和冷卻速率是常數(shù)，那就必須調(diào)整鋼板通過(guò)冷卻系統(tǒng)裝置的運(yùn)行速度。

    下面就講述一下在維持一個(gè)恒定的冷卻速率和終冷溫度以及冷卻水流速率的情況下，如何調(diào)整運(yùn)行速度的改變。

1、初始和運(yùn)行冷卻速度的設(shè)計(jì)與計(jì)算

   如上文中指出的，當(dāng)鋼板的頭部進(jìn)行冷卻系統(tǒng)中。假設(shè)鋼板的縱向溫度是均衡的。設(shè)這個(gè)溫度是T_S 。當(dāng)鋼板的頭部進(jìn)行入冷卻區(qū)域，但還有尾部在冷卻系統(tǒng)外面沒(méi)有進(jìn)入時(shí)，鋼板與環(huán)境進(jìn)行熱交換。這種熱損失主要是輻射和自然的熱交換。設(shè)鋼板在空氣中的冷卻速率為C_A（℃/s）。這是假設(shè)鋼板在冷卻系統(tǒng)中的冷卻速率C_M是一個(gè)常數(shù)。設(shè)終冷目標(biāo)溫度為T_E，則得出鋼板頭部在冷卻系統(tǒng)中沒(méi)有與環(huán)境產(chǎn)生熱交換形成熱損失的時(shí)間B，見(jiàn)公式（1）：

..........................⑴

    在上式中t是時(shí)間，下標(biāo)y表示鋼板頭部從開(kāi)始位置到冷卻系統(tǒng)的距離，也就是鋼板頭部經(jīng)過(guò)的水冷卻區(qū)域的距離。當(dāng)鋼板頭部從冷卻系統(tǒng)中出來(lái)時(shí)，鋼板的溫度比進(jìn)入時(shí)下降了δT，表示如公式（2）：

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