热轧带钢横向温度研究方法及测量分析

对目前带钢横向温度分布的研究方法和结论进行了分析;对1800热连轧机精轧出口带钢的横向温度进行测量,针对典型的分布规律,提出了描述参数,并用该参数就其分布规律以及分布与带钢宽度、纵向温度的关系进行了讨论,为建立热连轧带钢横向温度控制模型提供了依据.

团购合买资源类别：文库，文档格式：PDF，文档页数：4，文件大小：484.71KB

D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.s2.070 第29卷增刊2 北京科技大学学报 Vol.29 Suppl.2 2007年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2007 热轧带钢横向温度研究方法及测量分析张杰)李娜)曹建国)李洪波) 司小明)王强) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)马鞍山钢铁股份有限公司，马鞍山243003 摘要对目前带钢横向温度分布的研究方法和结论进行了分析：对1800热连轧机精轧出口带钢的横向温度进行测量，针对典型的分布规律，提出了描述参数，并用该参数就其分布规律以及分布与带钢宽度，纵向温度的关系进行了讨论，为建立热连轧带钢横向温度控制模型提供了依据. 关键词热轧带钢：横向温度：分布规律：影响因素分类号TG333.71 带钢热连轧中的带钢温度控制对于产品的质量结果进行修正[们.从以上的情况看出，关于带钢横十分重要。长期以来，带钢的温度控制主要是长度向温度分布的研究可以分为两类：①研究轧件在不方向（纵向），忽略了带钢横向温度差的存在及影响，同阶段的横向温度变化及规律，如加热炉至粗轧、粗随着对产品性能、几何质量要求的提高以及控制水轧出口至精轧入口、精轧过程中以及精轧出口至卷平的提高，带钢横向温差的影响以及控制越来越受取，一般采用仿真方法；②对带钢的横向温度分布进到重视，无论是目前已被人们认识的带钢边部加热行实际测量和分析，发现其规律，这些研究的主要装置山还是近年来轧机上安装的带钢横向温度测结果有：量装置]都说明了带钢横向温度控制的实用价值. ①从带钢出炉后到卷取为止的过程中，在约4/ 与纵向温度相比，带钢横向温度的研究更为复 5的板宽范围内温度分布基本均匀，此范围外，温度杂，对带钢质量的影响目前仍在探索中，但其对带梯度甚大，可达到100℃[山钢机械性能横向均匀性以及平坦度的影响已为人们 ②在粗轧出口和精轧入口位置，表面温度最高所认识[3] 值在距带钢边部100mm位置处，温度降低主要集 1 带钢横向温度分布的研究中在边部约100mm处-2. ③精轧出口位置，宽度方向的温差较大，中心与目前对热轧带钢横向温度分布的研究方法主要边部的温度相差70℃，边部较低]. 集中在两个方面，一是数值模拟，即采用有限元法模 ④从精轧末机架经由层流冷却到卷取机入口的拟带钢温度场的分布，研究边部加热对带钢板形精过程中，由中部到边部的温度差最高可达60~80 度的影响)，研究轧制过程中横断面上表面及中 ℃，通常中间温度高，两边温度低]. 心的温度变化闺以及当带钢横向温度分布曲线分以上研究多为仿真结果，缺少实际生产数据的别为折线、抛物线、双曲线并且温度最高点位置变化验证，这主要是因为横向温度的测量比较困难以及时，带钢板形的变化]；还有学者利用有限差分法缺乏有效的装置，即使有很少的带钢横向温度分布建立了带钢三维温度场的数值计算模型，简单分析的测量，结果也有很大的差异，说明目前关于横向温了轧制速度对带钢边部宽度方向上的温度梯度影度分布的规律还缺少深入的研究与分析· 响门；二是现场测量分析，即利用红外热像仪测量横向温度分布的测量主要采用红外线测量精轧后带钢横向温度场，采用最小二乘法拟合得到仪[町，近年来热连轧机的精轧入口和出口安装的在带钢横向温度场的分布规律并建立平坦度控制目标线横向温度扫描测量仪，可在线实时测量，尽管由设定的温差补偿模型]：还有学者利用精轧第一机于横向温度控制模型还不完善，这些测量结果还不架入口前的横向温度测量结果作为仿真计算的初始能投入控制，但通过对这些测量结果进行分析，可以条件)或者利用现场实测的带钢横向温度对仿真发现横向温度分布规律，一方面可以与仿真结果结收稿日期：2007-10-17 合，另一方面为横向温度的控制提供依据作者简介：张杰(1960一)男，教授，博士

热轧带钢横向温度研究方法及测量分析张杰1）李娜1）曹建国1）李洪波1）司小明2）王强2） 1）北京科技大学机械工程学院北京100083 2）马鞍山钢铁股份有限公司马鞍山243003 摘要对目前带钢横向温度分布的研究方法和结论进行了分析；对1800热连轧机精轧出口带钢的横向温度进行测量针对典型的分布规律提出了描述参数并用该参数就其分布规律以及分布与带钢宽度、纵向温度的关系进行了讨论为建立热连轧带钢横向温度控制模型提供了依据．关键词热轧带钢；横向温度；分布规律；影响因素分类号 TG333∙71 收稿日期：2007-10-17 作者简介：张杰（1960—）男教授博士带钢热连轧中的带钢温度控制对于产品的质量十分重要．长期以来带钢的温度控制主要是长度方向（纵向）忽略了带钢横向温度差的存在及影响．随着对产品性能、几何质量要求的提高以及控制水平的提高带钢横向温差的影响以及控制越来越受到重视．无论是目前已被人们认识的带钢边部加热装置［1］还是近年来轧机上安装的带钢横向温度测量装置［2］都说明了带钢横向温度控制的实用价值．与纵向温度相比带钢横向温度的研究更为复杂对带钢质量的影响目前仍在探索中．但其对带钢机械性能横向均匀性以及平坦度的影响已为人们所认识［3—5］． 1 带钢横向温度分布的研究目前对热轧带钢横向温度分布的研究方法主要集中在两个方面一是数值模拟即采用有限元法模拟带钢温度场的分布研究边部加热对带钢板形精度的影响［1—2］研究轧制过程中横断面上表面及中心的温度变化［4］以及当带钢横向温度分布曲线分别为折线、抛物线、双曲线并且温度最高点位置变化时带钢板形的变化［6］；还有学者利用有限差分法建立了带钢三维温度场的数值计算模型简单分析了轧制速度对带钢边部宽度方向上的温度梯度影响［7］；二是现场测量分析即利用红外热像仪测量精轧后带钢横向温度场采用最小二乘法拟合得到带钢横向温度场的分布规律并建立平坦度控制目标设定的温差补偿模型［5］；还有学者利用精轧第一机架入口前的横向温度测量结果作为仿真计算的初始条件［2］或者利用现场实测的带钢横向温度对仿真结果进行修正［6］．从以上的情况看出关于带钢横向温度分布的研究可以分为两类：①研究轧件在不同阶段的横向温度变化及规律如加热炉至粗轧、粗轧出口至精轧入口、精轧过程中以及精轧出口至卷取一般采用仿真方法；②对带钢的横向温度分布进行实际测量和分析发现其规律．这些研究的主要结果有： ①从带钢出炉后到卷取为止的过程中在约4／ 5的板宽范围内温度分布基本均匀此范围外温度梯度甚大可达到100℃［4］． ②在粗轧出口和精轧入口位置表面温度最高值在距带钢边部100mm 位置处温度降低主要集中在边部约100mm 处［1—2］． ③精轧出口位置宽度方向的温差较大中心与边部的温度相差70℃边部较低［7—8］． ④从精轧末机架经由层流冷却到卷取机入口的过程中由中部到边部的温度差最高可达60～80 ℃通常中间温度高两边温度低［5］．以上研究多为仿真结果缺少实际生产数据的验证这主要是因为横向温度的测量比较困难以及缺乏有效的装置．即使有很少的带钢横向温度分布的测量结果也有很大的差异说明目前关于横向温度分布的规律还缺少深入的研究与分析．横向温度分布的测量主要采用红外线测量仪［9］近年来热连轧机的精轧入口和出口安装的在线横向温度扫描测量仪可在线实时测量．尽管由于横向温度控制模型还不完善这些测量结果还不能投入控制但通过对这些测量结果进行分析可以发现横向温度分布规律一方面可以与仿真结果结合另一方面为横向温度的控制提供依据．第29卷增刊2 2007年 12月北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29Suppl．2 Dec．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．s2．070

Vol.29 Suppl.2 张杰等：热轧带钢横向温度研究方法及测量分析 141. 2 带钢横向温度分布的测量与特征描 s、s、△T。和△T。可以很方便地对带钢横向温度分布规律进行分析述某厂1800热连轧机精轧机架出口处装有温度扫描仪，测量范围是600~1200℃，测量精度在5℃ 之内，可以实现对带钢出口横向温度进行连续的测量.为了研究热轧带钢横向温度分布规律，在该轧带钢中心机上对228块带钢进行了横向温度的测量，规格、参带钢宽度方向数如表1所示. 图1带钢横向温度分布示意表1测量带钢的规格参量数值 3横向温度分布的分析轧制品种 SPHC-1.SS400-3 带钢厚度/mm 1.57 3.1带钢中部的横向温度分布 1023~1542 利用前面给出的参数对228块带钢的横向温度带钢宽度/mm 精轧出口带钢温度/℃ 846-923 分布进行了分析，结果发现，带钢中部的温差△T。的范围为5.2~46.5℃，e的范围为0~588.8mm 对测量结果进行分析后发现，带钢的横向温度 58%左右带钢的△T。在20℃范围内，如图2(a)所分布大都呈中间低、边部高的特征，如图1所示，该示.42%左右的△T。超过了20℃，其中又可以分为特征可以用一组参数进行描述，将带钢横向温度分三种情况：①局部有温度高峰点，如图2(b)所示：② 布分为两个部分：中部和边部，在距带钢边部$。处在带钢边部温度尖峰较为明显，如图2（©）所示：③ 温度最高，自此点向边部温度迅速下降，温差记为带钢中部温度低于边部但变化较平缓（如图2(d)所 △T。,该点向中部温度降低，温差记为△T。,中部温示)，还有的带钢在中部出现局部温度降低较剧烈的度最低点的位置距中心的距离为s·利用这些参数情况（如图2(e)所示） 920 920r 920m (a) (b) (c) 2880 880 880 别840 明840 840 80050 -2600260 520 800%50-390-130130390650 809%50-390-130130390 650 距带钢中心的位置/mm 距带钢中心的位置/mm 距带钢中心的位置mm 920d 920 (e) 880 880 期840H 809%50-390-30130390630 809630-30-3010390650 距带钢中心的位置/mm 距带钢中心的位置mm 图2横向温度分布曲线.(a)△T.在20℃范围内：(b)局部有温度高峰点：(c)边部温度尖峰较明显：(d)变化较平缓；(e)局部温度降低较剧烈有资料表明，1℃的温差可以产生2.205MPa 3.2带钢边部的横向温度分布的应力差10，该应力差在轧机出口表现为平坦度的带钢边部的横向温度变化比较大，其温差△T。变化，所以在平坦度目标的设置上要进行补偿，但最小为53℃，最大为130℃，s的范围为40~405.6 是，本文发现的温度分布规律与文献[5]不同，这可 mm,其中79%左右的带钢s.<200mm,即大部分带能是由于研究的轧机不同导致，可见，关于平坦度目钢边部温降发生在距边部200mm范围内.其中边标的补偿要根据具体的轧机及工艺情况确定，部有温度尖峰情况（如图2（©）所示)的带钢厚度规

2 带钢横向温度分布的测量与特征描述某厂1800热连轧机精轧机架出口处装有温度扫描仪测量范围是600～1200℃测量精度在5℃ 之内可以实现对带钢出口横向温度进行连续的测量．为了研究热轧带钢横向温度分布规律在该轧机上对228块带钢进行了横向温度的测量规格、参数如表1所示．表1 测量带钢的规格参量数值轧制品种 SPHC—1SS400—3 带钢厚度／mm 1．5～7 带钢宽度／mm 1023～1542 精轧出口带钢温度／℃ 846～923 对测量结果进行分析后发现带钢的横向温度分布大都呈中间低、边部高的特征如图1所示．该特征可以用一组参数进行描述将带钢横向温度分布分为两个部分：中部和边部在距带钢边部 se 处温度最高自此点向边部温度迅速下降温差记为 ΔTe该点向中部温度降低温差记为ΔTc中部温度最低点的位置距中心的距离为 sc．利用这些参数 se、sc、ΔTe 和ΔTc 可以很方便地对带钢横向温度分布规律进行分析．图1 带钢横向温度分布示意 3 横向温度分布的分析 3∙1 带钢中部的横向温度分布利用前面给出的参数对228块带钢的横向温度分布进行了分析结果发现带钢中部的温差 ΔTc 的范围为5∙2～46∙5℃sc 的范围为0～588∙8mm． 58％左右带钢的ΔTc 在20℃范围内如图2（a）所示．42％左右的ΔTc 超过了20℃其中又可以分为三种情况：①局部有温度高峰点如图2（b）所示；② 在带钢边部温度尖峰较为明显如图2（c）所示；③ 带钢中部温度低于边部但变化较平缓（如图2（d）所示）还有的带钢在中部出现局部温度降低较剧烈的情况（如图2（e）所示）．图2 横向温度分布曲线．（a） ΔTc 在20℃范围内；（b）局部有温度高峰点；（c）边部温度尖峰较明显；（d）变化较平缓；（e）局部温度降低较剧烈有资料表明1℃的温差可以产生2∙205MPa 的应力差［10］该应力差在轧机出口表现为平坦度的变化所以在平坦度目标的设置上要进行补偿．但是本文发现的温度分布规律与文献［5］不同这可能是由于研究的轧机不同导致可见关于平坦度目标的补偿要根据具体的轧机及工艺情况确定． 3∙2 带钢边部的横向温度分布带钢边部的横向温度变化比较大其温差ΔTe 最小为53℃最大为130℃se 的范围为40～405∙6 mm其中79％左右的带钢 se＜200mm即大部分带钢边部温降发生在距边部200mm 范围内．其中边部有温度尖峰情况（如图2（c）所示）的带钢厚度规 Vol．29Suppl．2 张杰等：热轧带钢横向温度研究方法及测量分析 ·141·

.142 北京科技大学学报 2007年增刊2 格为2.5~3.5mm,宽度规格为1275和1525mm, 50 其他横向温度分布情况在所测量的带钢厚度与宽度 40 足规格中均有发生，进一步分析发现，se、s。与带钢厚响度、宽度及纵向温度之间没有明显的对应关系 20 3,3横向温度分布与带钢宽度的关系对同样厚度不同宽度的带钢横向温差进行统计 850 860 870 880 890 分析，由于轧制计划编排的原因，所测的228块带钢带钢纵向温度/℃ 宽度主要集中在三个值(1035、1285和1540mm)附图+不同纵向温度带钢的横向温差变化近，结果如图3所示.图3为终轧厚度2.7mm的不同宽度带钢横向温差的变化，由图可见带钢宽度越了测量和分析，提出了表达分布规律的描述参数，并大，横向温差也越大，当宽度增加约200mm时，横用描述参数就其分布规律以及分布与带钢宽度、纵向温差约增大7℃左右向温度的关系进行了讨论，本文关于带钢横向温度 40 分布的结果对热连轧带钢横向温度控制以及带钢平 30 坦度目标补偿具有重要意义，架 20 参考文献 [1】陈少杰，张亚，边部加热对热轧带钢板形的影响。上海金属， 2000,22(5):28 1.0 1.11.21.31.41.51.6 [2]Sun C G.Prediction of three dimensional strip temperatures 带钢宽度m through the entire finishing mill in hot strip rolling by finite ele- 图3不同宽度带钢横向温差变化 ment method.ISIJ Inter.2002.42(6):629 [3】戚向东，李俊洪，连家创，等。热轧带钢局部硬度对冷轧带钢板 3.4,横向温度分布与带钢纵向温度的关系形的影响.钢铁，2005,40(3)：40 对于同样厚度的带钢，横向温差与其带钢纵向 [4]孙卫华，王国栋，吴国良·带钢热轧过程中轧件横断面上温度温度之间的关系如图4所示。带钢的终轧厚度为场的解析.山东冶金，1994,16(4)：30 [5]孙克文，何安瑞，杨荃，等，热带钢轧机平坦度控制补偿策略. 2.0mm,可见，带钢纵向温度越低，其横向温差越北京科技大学学报，2004,26(5)：545 高，该结果表明，轧机纵向温度冷却强度提高的同 [6]Biggs DL.Finite clement modelling of camber development dur- 时，横向冷却强度差异的影响也在加大，控制带钢横 ing hot rolling of strip steel.Ironmaking Steelmaking.1998.25 向温度分布的关键在于横向冷却强度差异的控制， (1):81 如机架间带钢冷却分布的控制等， [7]周进，沈丙振，韩志强，等.精轧区带钢温度场的数值模拟·钢铁研究学报，2003,15(2)：14 4结论 [8]沈丙振，周进，韩志强，等，热轧带钢温度场数值模拟研究现状.钢铁研究，2003(1)：48 对带钢横向温度分布的研究内容、方法进行了 [9]Devadas C.Heat transfer during hot rolling of steel strip.Iron- 分析，指出关于带钢横向温度的分布有不同的结果， making Steelmaking.1986(13):311 需要进行以现场测量为基础的横向温度分布规律的 [10】日本钢铁协会，板带轧制理论与实践，北京：中国铁道出版社，1990 研究在热连轧机生产现场对带钢横向温度分布进行

格为2∙5～3∙5mm宽度规格为1275和1525mm 其他横向温度分布情况在所测量的带钢厚度与宽度规格中均有发生．进一步分析发现se、sc 与带钢厚度、宽度及纵向温度之间没有明显的对应关系． 3∙3 横向温度分布与带钢宽度的关系对同样厚度不同宽度的带钢横向温差进行统计分析由于轧制计划编排的原因所测的228块带钢宽度主要集中在三个值（1035、1285和1540mm）附近结果如图3所示．图3为终轧厚度2∙7mm 的不同宽度带钢横向温差的变化．由图可见带钢宽度越大横向温差也越大当宽度增加约200mm 时横向温差约增大7℃左右．图3 不同宽度带钢横向温差变化 3∙4 横向温度分布与带钢纵向温度的关系对于同样厚度的带钢横向温差与其带钢纵向温度之间的关系如图4所示．带钢的终轧厚度为 2∙0mm．可见带钢纵向温度越低其横向温差越高．该结果表明轧机纵向温度冷却强度提高的同时横向冷却强度差异的影响也在加大控制带钢横向温度分布的关键在于横向冷却强度差异的控制如机架间带钢冷却分布的控制等． 4 结论对带钢横向温度分布的研究内容、方法进行了分析指出关于带钢横向温度的分布有不同的结果需要进行以现场测量为基础的横向温度分布规律的研究．在热连轧机生产现场对带钢横向温度分布进行图4 不同纵向温度带钢的横向温差变化了测量和分析提出了表达分布规律的描述参数并用描述参数就其分布规律以及分布与带钢宽度、纵向温度的关系进行了讨论．本文关于带钢横向温度分布的结果对热连轧带钢横向温度控制以及带钢平坦度目标补偿具有重要意义．参考文献［1］陈少杰张亚．边部加热对热轧带钢板形的影响．上海金属 200022（5）：28 ［2］ Sun C G．Prediction of three dimensional strip temperatures through the entire finishing mill in hot strip rolling by finite element method．ISIJ Inter200242（6）：629 ［3］戚向东李俊洪连家创等．热轧带钢局部硬度对冷轧带钢板形的影响．钢铁200540（3）：40 ［4］孙卫华王国栋吴国良．带钢热轧过程中轧件横断面上温度场的解析．山东冶金199416（4）：30 ［5］孙克文何安瑞杨荃等．热带钢轧机平坦度控制补偿策略．北京科技大学学报200426（5）：545 ［6］ Biggs D L．Finite element modelling of camber development during hot rolling of strip steel．Ironmaking Steelmaking199825 （1）：81 ［7］周进沈丙振韩志强等．精轧区带钢温度场的数值模拟．钢铁研究学报200315（2）：14 ［8］沈丙振周进韩志强等．热轧带钢温度场数值模拟研究现状．钢铁研究2003（1）：48 ［9］ Devadas C．Heat transfer during hot rolling of steel strip．Ironmaking Steelmaking．1986（13）：311 ［10］日本钢铁协会．板带轧制理论与实践．北京：中国铁道出版社1990 ·142· 北京科技大学学报 2007年增刊2

点击进入文档下载页（PDF格式）

已到末页，全文结束

点击下载（PDF格式）

浏览记录

热轧带钢横向温度研究方法及测量分析