快速冷却系统(ACC)模型策略设计与分析（终稿）

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1、快速冷却系统(ACC)模型策略设计与分析【摘要】木文介绍了快速冷却系统(ACC)的模型策略思路，对于模型的设计给出详细的分析，在较关键的冷却速度与冷却率的关系运算方而给出了计算公式,得出了较好的冷却效果模型。并对于特殊的薄长的钢板以及空气冷却率的关系进行了必耍的说明，有较好的实践效果。【关键词】快速冷却模型策略冷却率0.前言快速冷却工艺是一项节约合金、简化工序、节约能源消耗的先进轧钢技术。热轧钢材轧后控制冷却能改善钢材组织，提高钢材性能，缩短热轧钢材的冷却吋间，提高轧机的生产能力，还可以防止钢材在冷却过程中由于不均匀而产牛的扭曲和弯曲，产牛较高的效益⑴。1•钢板冷却策略快速冷却系统

2、(ACC)是用来冷却钢板的一套口动化控制系统。当钢板离开每一个冷却区域时，钢板的长度方向和宽度方向的温度是一致的，也就是说钢板的温度是均衡的。钢板的终冷温度是山技术人员设定的，为了能够控制终冷温度必须对温度的冷却速率进行控制。为了控制冷却速率必须控制住钢板通过冷却系统区域的时间，这个时间是由钢板的运行速度决定的。假设，钢板的温度均衡没有变化，钢板运行到冷却系统装置的入口。见下图1(a)所示。空气冷却速率%…钢板温度控制冷却模型冷却率(b)ZlIZOAAAA(c)图1钢板进行冷却系统示意图当头部进入到冷却系统中，经过一段时间后尾部才能进入到冷却系统中，如图1(b)所描术的钢板的位置，

3、设长度为【.的一张钢板正在冷却，它的头部刚好要从冷却系统中出来，在头部穿过冷却系统的这个时间中，钢板出现热损失，而冃随着运行钢板热量会继续损失。如图1(c)所示，钢板的头部己距离冷却系统L米，与冷却系统装置的长度相等。如果冷却厉钢板的终冷温度和冷却速率是常数，那就必须调整钢板通过冷却系统装置的运行速度⑵。下而就讲述一下在维持一个恒定的冷却速率和终冷温度以及冷却水流速率的情况下，如何调整运行速度的改变。1.1初始和运行冷却速度的设计与计算如上文屮指出的，当钢板的头部进行冷却系统屮。假设钢板的纵向温度是均衡的。设这个温度是Ts。当钢板的头部进行入冷却区域，但还有尾部在冷却系统外面没有进

4、入时，钢板与环境进行热交换。这种热损失主要是佈射和自然的热交换。设钢板在空气中的冷却速率为G(°C/s)。这是假设钢板在冷却系统中的冷却速率G是一个常数。设终冷目标温度为T(；,则得出钢板头部在冷却系统中没有与环境产生热交换形成热损失的时间B,见公式(1)：在上式中t是时间，下标y表示钢板头部从开始位置到冷却系统的距离，也就是钢板头部经过的水冷却区域的距离。当钢板头部从冷却系统屮出来时，钢板的温度比进入时下降了§T,表示如公式(2)：8Ty=L=BCA(2)在上式中下标y表示钢板头部己从初始位置移动了一个距离L。当钢板的头部从冷却系统中出来时，冷却的长度凶此是1“现在假设钢板的头部

5、离冷却系统的开始位置是y=2L,如杲冷却速率和终冷温度仍是常数，则得出公式(3)：合并同类项得:ATyi山公式(1)得出:9/=B+B.A可得:心-2G(6)如果有三张相同长度的钢板进行冷却区，上图1复三次这样的过程。当前的钢板距离冷却区域的距离为2L时，钢板的下降温度为：ST2L=t2L£A再一次要维持期望的冷却速率和终冷温度，可得：t_ATl3L~l2L合并同类项可得:AT3/=0?由公式(i)可推出:『3厶=B+B.A+B.A^这个过稈可以推论到钢板头部距离冷却区为y=nL的情况：tnL=B+B.A+B.A2+B.A3+..…+B.A1^根据序列求和的标准公式可得:B(l-A

6、”)(12)上式可应用丁•钢板所有点的计算。当设n=y/L,y表示钢板头部的当前位置到进入冷却系统入口的距离,则可得到下列公式：ry.B1-AL(13)l-Ay=-^-An-g(A)变换可得:(14)上式定义了钢板头部到冷却系统入口的灰离，衣时间t秒厉钢板进入冷却系统，钢板速度也随之变化,根据微分方程(⑷可得出在时间t时的钢板速度：s='ln(A)((l-A”-3)(⑸下面给出一个重要的关系。首先，如果钢板的长度是S,则钢板的整个冷却时间为:

7、(15)可得出钢板头部进入冷却区域的速度为：(17)厶(1_&)S〃=所以，在时间t之后开始冷却的速度是:IB丿最终的钢板运行速度和初始的速度比率为:—1=!CL十Lp“A丁.CL^LpLShIAT....(18)(19)1.2冷却率的修正计算要达到授终冷却率目标时对能会出现一些情况，如开始冷却时的线速度低于允许的速度而结束冷却的时却乂大于允许的线速度了。这种情况下就必须修改冷却率，重新设置线速度达到适当的范围Z内。钢板头部进入冷却区后其运行速度己经改变，就有必要重新