[摘要]本文介紹了控制冷卻系統(tǒng)中冷卻速率的模型。對于模型的策略給出詳細的分析，設計了冷卻速度與冷卻率的關(guān)系計算公式，得出了較好的冷卻效果模型。對于特殊的薄長的鋼板以及空氣冷卻率的關(guān)系了進行了必要的說明。

[關(guān)鍵詞] 冷卻速率 模型 策略 

前言

       控制冷卻工藝是一項節(jié)約合金、簡化工序、節(jié)約能源消耗的先進軋鋼技術(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間，提高軋機的生產(chǎn)能力，還可以防止鋼材在冷卻過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)是用來冷卻鋼板的一套自動化控制系統(tǒng)。當鋼板離開每一個冷卻區(qū)域時，鋼板的長度方向和寬度方向的溫度是一致的，也就是說鋼板的溫度是均衡的。鋼板的終冷溫度是由技術(shù)人員設定的，為了能夠控制終冷溫度必須對溫度的冷卻速率進行控制。

    為了控制冷卻速率必須控制住鋼板通過冷卻系統(tǒng)區(qū)域的時間，這個時間是由鋼板的運行速度決定的。假設，鋼板的溫度均衡沒有變化，鋼板運行到冷卻系統(tǒng)裝置的入口。見下圖1（a)所示：

圖1：鋼板進行冷卻系統(tǒng)示意圖

    當頭部進入到冷卻系統(tǒng)中，經(jīng)過一段時間后尾部才能進入到冷卻系統(tǒng)中，如圖1（b)所描術(shù)的鋼板的位置，設長度為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，在頭部穿過冷卻系統(tǒng)的這個時間中，鋼板出現(xiàn)熱損失，而且隨著運行鋼板熱量會繼續(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)整鋼板通過冷卻系統(tǒng)裝置的運行速度。

    下面就講述一下在維持一個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)整運行速度的改變。

1、初始和運行冷卻速度的設計與計算

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

..........................⑴

    在上式中t是時間，下標y表示鋼板頭部從開始位置到冷卻系統(tǒng)的距離，也就是鋼板頭部經(jīng)過的水冷卻區(qū)域的距離。當鋼板頭部從冷卻系統(tǒng)中出來時，鋼板的溫度比進入時下降了δT，表示如公式（2）：

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