层流冷却的策略和控制模型论文

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1、层流冷却的策略和控制模型毕业论文目录摘要IIAbstractIII目录IV1绪论11.1研究背景及意义11.2研究现状21.3章节安排32层流冷却系统简介52.1层流冷却系统设备布置52.2层流冷却系统的基本结构62.3本章小结93层流冷却的控制模型103.1温降模型103.1.1空冷区温降模型103.1.2水冷区温降模型103.2卷取温度预报模型113.2.1传统卷取温度预报模型113.2.2基于遗传神经网络的卷取温度预报模型123.3预设定模型163.4前馈控制模型183.5反馈控制模型193.6自学习模型203.6.1短期自学习21413.6.2长期自

2、学习213.7数据库模型223.8本章小结224层流冷却的控制策略244.1冷却策略244.1.1上下开阀的起始位置244.1.2冷却方向244.1.3集管稀疏模式254.1.4头尾特殊处理254.1.5临界温度的确定254.2带钢分段控制264.3冷却区分段控制264.4冷却速度控制264.5侧喷和吹扫控制284.6上下集管水比的配置284.7本章小结295实验部分30结论38参考文献39致谢40411绪论钢铁是现代社会最重要的原材料，其产量和质量是一个国家发达程度和经济实力的重要标志。世界钢铁协会2010年发布的报告显示，2010年全球粗钢产量达到14.

3、14亿吨，创下全球粗钢产量的新纪录。其中，中国以6.267亿吨位居全球第一位，占全球钢产量的44.3%。随着中国城市化进程的加速，交通、能源等基础设施的大规模建设，以及制造业尤其是汽车、家电等产业的快速发展，钢材需求将会大量增加[1]。近年来，随着社会的发展和科学技术的进步，低合金高强度、高韧性并具有良好的焊接性能的钢材已经在社会上得到了广泛的应用。各行各业对热轧带钢质量、品种、性能的要求越来越高。我国虽然是钢铁产量大国，但是高附加值、高技术含量的产品所占比例非常低，产品结构非常不合理，钢铁市场正遭受国际化的严峻挑战。调整产品结构、提高技术含量、增加产品附加

4、值将是我国钢铁行业走向世界的必经之路[2]。在带钢热连轧工艺中，卷取温度对带钢的金相组织影响很大，是决定成品带钢加工性能、力学性能和物理性能的重要工艺参数之一[3]。过高的卷取温度，将会因卷取后的再结晶和缓慢冷却而产生粗结晶组织及碳化物的积聚，导致力学性能变坏，以及产生坚硬的氧化铁皮，使酸洗困难。如果卷取温度过低，一方面是卷取困难，且有残余应力存在，容易松卷，影响成品带卷的质量；另一方面，卷取后也没有足够的温度使过饱和的碳氮化合物析出，影响钢材性能。因此，将带钢卷取温度控制在由钢的内部金相组织所确定的范围内，是带钢质量的一项关键控制措施。层流冷却系统位于带钢

5、热连轧生产线的精轧机与卷取机之间，是控制卷取温度的一种方式，其目的是将带钢从终轧后的温度冷却到相变后的卷取温度。该技术不经能大大缩短带钢的冷却时间，大幅提高产量，更重要的是它能够控制冷却速度，改变带钢的金属组织结构，在不降低韧性的情况下，提高钢材强度，减少板带的不平整度以及残余应力，从而明显地提高带钢质量，为企业带来显著的经济效益。1.1研究背景及意义层流冷却是控制带钢卷取温度，获得理想轧材组织和性能的一种有效方法，在目前的带钢热连轧厂中得到了广泛的应用。一般而言，常用的控制方法有：高压喷嘴冷却、板湍流冷却、喷淋冷却、雾化冷却、水幕冷却、层流冷却等。各种冷却

6、方式都有其各自的优缺点，几种冷却方式的优缺点如表1-1[4]。采用哪种冷却方式应根据具体工艺环境和限定条件确定。41表1-1几种冷却方式的优缺点冷却方式优点缺点高压喷嘴冷却水流不间断呈紊流状态喷到带钢表面；穿透性好，适用于水汽膜较厚的环境。用水量大，飞溅严重，冷却不均匀；对水质要求较高，喷嘴易堵塞；水的利用率低。板湍流冷却轧后钢板直接进入水中进行淬火和快速冷却，冷却速度可达30℃/s。冷却速度调节范围小，耗水量较大。喷淋冷却水流以液漓群的方式冲击钢板，比高压喷嘴冷却更均匀，冷却能力较强。需要较高的压力，调节冷却能力范围小，对水质要求较高。雾化冷却用加压的空气

7、使水流成雾状冷却钢板，冷却均匀，冷却速度调节范围大，可实现单独风冷、弱水冷和强水冷。线路复杂，噪音较大，车间内雾气较大设备易受腐蚀。水幕冷却水流保持层流状态，冷却速度快，冷却区距离短，对水质要求不高，易维护。可调节冷却速度范围较小层流冷却水流以恒定低压的柱状水流冲击钢板，形成核沸腾，冷却能力强，冷却均匀。冷却区距离长，对水质要求较高，喷嘴易堵塞，维护量大。当前世界上采用的控制冷却设备主要为水幕冷却系统和柱状层流冷却系统。这两种冷却方式都可以依据带钢的速度和厚度进行水量调节，以达到需要的冷却速率，使带钢全长均匀冷却。虽然水幕冷却具有最强的冷却能力，但据西德克虏

8、伯公司对层流、水幕和喷射3种冷却方式的对比实验表明，