东北大轧制过程的温降方程和温度自动控制讲义

对于热轧和中厚板轧制过程，温度是一个非常重要的工艺首钢表面红色铁皮现象、冷却造成的翘曲、长期存在强度过高l首先钢板在加热炉中进行加热（目前常见的加热炉分为推钢式加热炉和步进梁式加热炉，推l加速冷却：为了得到良好的晶相组织，需要控制产品的相变过程，层流冷却系统得到广泛应热轧过程的温度变化范围比较大，其开轧温度一般在1100℃~1200℃之间，而终轧温度根据钢种总的来说，中厚板轧制过程温度变化主要受以下几个因控制，必须了解轧制各个环节热量损失和增加的变化钢板在运输过程或轧制间隙，由于温度很高，会通过轧件表面以辐射形式向外散失热量。根据钢板表面热辐射产生的热流密度qr与换热系数hr分别为：hr（4－2）ε-钢板的黑度；ο-热辐射常数；传热系数qr与钢板温度和黑度ε的关系。轧件的黑度与氧化铁皮、表面温度及表面的粗糙度有关。根左右，公式（4-3）将钢板黑度考虑成钢板厚度其中，H0是钢板出炉厚度，H是钢板当前厚度。图4.1热辐射换热系数hr与钢板表面温度T的关系图Fig4.1RelationbetweensurfacetemperatureandcoefficientofradiationQ=qr.dA.dτ(2)化为，对于热轧板坯其辐射散热面为上下两个面，忽略板坯的侧表面，则，由于轧件辐射散热的热损失与轧件的热含量整理上式得，其中hn为对流换热系数。对流换热。这样有公式（4－5）和公式（4－6）[146,149,1Gr（4－7）Nu－钢板表面的努赛特数；将该对流换热系数与图4.1热辐射换热系数进行比较，可以看出对流换热基本上为热辐射换热的表4.1是将不同黑度、不同厚度在起始平均温度＝900℃,时间10s（一个道次的节奏）对应的热另外从试验结果比较，自然对流传热的热交换系数基本在3.5W/m2sK～6W/m2sK，基本满足自然对流的条件。而热辐射的热交换系数76W/m2sK（850度85W/m2sK(900度)，相比之下，对流造成的热损失为热辐射的57％左右。为此可以简化考虑，将对流造成的热损失一并在热辐射中％，表4.1不同黑度、不同厚度下的热辐射温降对比Fig.4.1Thecomparisonoftemperaturedropbyradiationatdifferentblacknessanddifferentgauge轧件黑度轧件厚度894893.4893892891.28908898878858858838808778748707868863858蒸汽膜相同的温度。这种传热方式近似于半无限大平板的瞬H－钢板厚度；假设初始温度为1015℃,则来料厚度与平均除鳞温降之间的关系如图4.3所示。图4.3在初始温度为1015℃时钢板厚度H与除鳞温降Tdrop的关系图Fig.4.3Therelationchartofplatethickandtemperaturedropbydescalingatinitialtemperatureisequalto1015℃一维热传导方程式，如(7)式，其中，q—单位体积和单位时间的发热量αs对7式忽略发热项q,使用拉普拉斯变换，tr—轧辊温度℃λr—轧辊的热传导系数r—轧辊的比重若假定轧件与轧辊为半无限体发生完全接触，则轧件传导给轧辊的每单位面积的热量QR为，其中，τr—轧件与轧辊的接触时间，τr=ld/(2×π×r×将αs和tm式代入上式得，与轧辊接触的温降为，其中，η—因为在热量计算中没有考虑实际轧辊与轧件的界面上存在的氧化铁皮和接触热阻，上式中η为考虑此影响的补偿系数，一般η取0.6~0.7。变形区内单位体积产生的变形能为[92,144,146]K－平均变形抗力；Hk－入口厚度；Hk+1－出口厚度；kc,因为中厚板轧制过程中，轧件厚度方向存在一定的温度梯度，其温上表面曲线1曲线2曲线3中心中心时间下表面T0=TC=TM=TSTS<TM<TC=T0TS<TM<TC<T0T0：初始温度，TC：中心温度，TM：平均温度，TS：表面温度曲线1：初始温度曲线（TC=TM=TS=T0）曲线2：混合温度曲线（TC=T0，TS下降然后TM开始下降）曲线3：二次温度曲线（TC开始下降，TM、TS继续下降）图4.4温度梯度曲线随时间变化过程Fig4.4Varyingprocessoftemperaturegradientcurvewithtime1580热带粗轧机组工艺流程图及检测仪表位置如图1所示，热带粗轧温度模型计算步骤：粗轧温度计算主要包括：1）设定上一道次的温度，第一道次的温度为出炉温度与板坯在辊道上的温降，以2）计算道次间的温度损失，却和钢卷冷却等热损失过程，以及轧制过程的变形热T(x,y,z,t=0)=T0(x,y,z)(□V□)(2-1-2)Q=0(□S2□)对流，它引起的温降约为辐射温降的0.01[32]2·K))的影响较大。随着表面温度不同，各温度区间的传热现象也不同。hw=225.9ω0.646×1.163hw=494.3ω0.595×10_0.00179Tsu×1.163QRqRdts——带钢的导热系数，W/(m·K)；Qp=η.Wp在轧制过程中因轧辊与轧件间的摩擦而产生的每单位表面积的摩擦功为C——轧线方向和轧线垂直方向的喷嘴间距，m。式中，B为带钢宽度(m)，x为带钢宽度方向坐标，h为式(2-57)中所确定的热交换系数值。因为中厚板轧制线上安装有一定数量的测温仪，为了进一步看出不同厚度，表面温度与平均温度差随着时间的变化关系，图4.5将厚度10mm~100mm，时间变化范围为10s～60s，轧件表面温度与平均温度差用图示的方法进行比较（假定初始温Table4.1Thevaryingpr8886657443℃9886557434.3.1一次高压水除鳞后实测温度的校其次需要将该有效数据与PDI数据进行比较，如果两者的差值小令一次测温和二次测温分别处理的结果是Td1和Td2，则开轧温度为T