Vol.21 No.5 韩静涛等：CSP工艺衔接区温度行为分析 ·453· 坯料断面中心温度和表面温度的差别.坯料在 况是：温度严格控制在1100至1150℃（因钢种 加热时，由于此时的结晶潜热尚未释放完全，坯 不同而不同)：板坯不同部位的最大温差不超过 料的中心温度高于表面温度，为此必须把加热 10℃：在板坯边部40mm内，其温度最大比设定 和结晶潜热的释放一起考虑，坯料在加热时表 温度高40℃：板坯纵向温度差（头尾温差）不超 面和中心温度的变化曲线如图4所示.·加热 过40℃ 过程简化.坯料的加热过程可以视为各个加热 2.3模型的选择 断面不断平移的结果.即断面平移到加热炉一 CSP衔接区温度的模型主要有下列4类 定位置时，坯料断面温度变化行为相同，于是， (1)入炉温度模型.确定该模型时要充分考 研究坏料的加热，就可以简化为研究断面的加 虑入炉温度的影响因素，这些因素既与坯料的 热，如前所述，断面的加热行为又可以由对称的 原始条件有关，又与铸机的铸速和冷却工艺有 1/4断面反映，从而使衔接区温度研究进一步简 关，准确地确定入炉温度模型，比较复杂也无必 单化.·加热强度的适时调整.因为坯料的入口 要，简单方法是：抓住影响入炉温度的主要因 温度因铸速不同而差别很大，坯料的最后加热 素，如铸速，得出入炉温度与铸速的关系式，然 要求却基本相同，对此只有通过调整加热强度 后对其他次要因素进行系数修正，就能够达到 来适应不同的加热要求，调整热负荷是通过用 精度要求. 热电偶测量炉内各段温度，然后由温度调节器 (2)炉温设定模型.该模型在图3中己给出 来控制燃料调节阀和相应的助燃空气阀，达到 说明，即将炉温随炉长变化的曲线代之以阶梯 最终调节的目的.·灵活的温度控制方法.衔接 折线段来表示.折线段越多，模型越接近实际， 区温度控制有两条途径：通过控制加热炉的热 但折线段的多少，应当与加热炉的分区相一致. 量控制板坯的温度（如控制煤气量，燃烧时间）： 这也是热力学中所谓的“一维加热模型” 通过控制辊道速度达到控制温度的目的，温度 (3)坯温设定模型.坯温的设定应当兼顾坯 的这种灵活控制，增强了衔接区的柔性. 料的中心温度和表面温度，其坯料的中心温度 1250+△r 表面温度变化 和表面温度变化趋势在图4中已说明.如果考 虑坯料较薄，中心和表面温差不大，而且在随后 中心温度变化 又有较长的保温时间，那么，炉温模型用线性表 示已比较接近实际， +100 (4)坯料保温模型.该模型的选择应遵循轧 炉长m t/min 制要求与最终的产品质量要求，重点是要保证 图3加热段一维 图4坯料表面和中心 温度的变化曲线 充分的保温时间，以便坯料温度在长度、宽度和 模型分段情况 厚度方向均匀一致. (3)坯料的保温与传输.衔接区的作用：一是 CSP工艺实际生产中，不论选择什么样的 必要的加热和保温：二是起缓冲作用.CSP工艺 模型，都有一个模型自我优化的过程，即在动态 的缓冲就是靠控制加热炉内的传输速度实现 下，用实际测定的数据，来不断修正模型，达到 的.坯料的保温有2个重要的问题：一是保温炉 最终控制要求.这也是CSP工艺温度控制的有 温的设定和调整：一是如何控制保温时间.坯料 力手段 的保温需要足够的时间，但保温时间过长，既消 2.4还料的冷却 耗能源又损耗母材，所以保温时间的确定特别 在整个衔接区，坯料的冷却主要体现在以 重要，正常作业时，保温时间是由工艺要求确定 下3个方面. 的：缓冲情况下，保温时间应从属于缓冲时间的 (1)高压水除鳞时板坯的温降.高压水除鳞 需求. 是由对流而产生散热的，其降温可用下式计算： (4)坯料出炉后的温度.坯料经加热炉加热 △1=-21-) (2) 和保温，出炉后温度在长度、宽度和厚度方向上 cyhv 式中：y为密度，kg/m;c为比热，4.1868 kJ/kg.K; 的温度分布比较均匀，差别很小，这充分保证了 h为坯厚，m:v为强迫对流的传热系数，4.1868 后续工序的轧制要求，坯料在出炉后的温度状 kJkg·K;t为坯料温度，℃：tw为水温，℃；v为坯料丫 一 韩 静涛等 工 艺 衔接 区温度行 为分析 坯料 断面 中心 温 度和 表 面 温度 的 差 别 坯料 在 加热 时 ， 由于 此 时的结 晶潜热 尚未释放 完全 ， 坯 料 的中心 温度 高于 表 面 温度 ， 为此 必 须把加 热 和 结 晶潜热 的释 放一 起 考 虑 坯料 在 加 热 时表 面和 中心 温度 的变化 曲线如 图 所 示 二 加 热 过程简化 坯 料 的加热过 程 可 以视 为各个 加热 断面 不 断平 移 的结果 即 断面 平移 到 加 热 炉 一 定 位 置 时 ， 坯 料 断 面 温度变化 行 为相 同 于 是 ， 研 究坯 料 的加热 ， 就可 以简化 为研 究断 面 的加 热 如前 所述 ， 断 面 的加热 行为又 可 以 由对称 的 断面 反 映 ， 从而 使衔接 区温度研 究进 一 步简 单化 二 加热强度 的适 时调 整 因为坯 料 的入 口 温度因铸速不 同而 差 别 很 大 ， 坯料 的最 后 加 热 要求却基本相 同 ， 对 此 只 有通 过调 整 加 热 强 度 来适应 不 同 的加热要 求 调整热 负荷 是通过用 热 电偶测量炉 内各段 温度 ， 然后 由温度 调 节器 来控制燃料调 节 阀和 相 应 的助 燃 空 气 阀 ， 达 到 最 终调节 的 目的 二 灵 活 的温度控制方法 衔接 区温度控制有两 条途 径 通过控制 加 热 炉 的热 量控制板坯 的温度 如 控制 煤气 量 ， 燃烧 时 间 通过控制辊道速度达 到控 制温度 的 目的 温度 的这种灵活控制 ， 增 强 了衔接 区 的柔性 全 之 ， 表面温度变化 中心温度变化 什 炉长 图 加 热段一维 棋型分段情况 图 坯 料表面和 中心 温 度 的变化 曲线 坯料 的保温 与传输 衔接区 的作用 一 是 必 要 的加热和保温 二 是起缓冲作用 工 艺 的缓 冲就 是 靠控制加 热炉 内的传 输速 度 实现 的 坯料 的保温有 个重要 的 问题 一 是保温 炉 温 的设定和 调整 一 是如何控制保温 时 间 坯料 的保温需要足够 的时间 ， 但保温 时 间过 长 ， 既消 耗 能源 又 损耗母 材 ， 所 以保温 时 间的确 定特别 重要 正 常作业 时 ， 保温 时间是 由工 艺 要求确定 的 缓冲情况 下 ， 保温 时间应从属 于缓冲 时 间 的 需求 坯料 出炉后 的温度 坯 料经加热炉加热 和 保温 ， 出炉后 温度在长度 、 宽度和厚度方 向上 的温度分布 比较均匀 ， 差 别 很小 ， 这充分保证 了 后 续工 序 的轧制要 求 坯料 在 出炉后 的温度状 况 是 温度严 格控 制 在 至 ℃ 因 钢 种 不 同而 不 同 板坯 不 同部 位 的最 大温 差 不 超过 ℃ 在 板坯 边部 内 ， 其温度最 大 比设 定 温度 高 ℃ 板 坯 纵 向温度 差 头尾 温差 不 超 过 ℃ 模型 的选择 衔接 区温度 的模 型 主 要 有 下 列 类 入 炉温度模型 确 定 该模型 时要 充分 考 虑 入 炉 温度 的影 响因 素 ， 这 些 因 素 既 与坯料 的 原 始条件有 关 ， 又 与 铸机 的铸速 和 冷却 工 艺 有 关 准确地确 定入炉温度 模型 ， 比较 复杂也 无 必 要 简单方法 是 抓住 影 响入 炉温度 的主 要 因 素 ， 如 铸速 ， 得 出入 炉温度 与铸速 的关 系式 ， 然 后对 其他次要 因素进行系数修 正 ， 就 能够达 到 精度要 求 炉温 设 定模型 该模型 在 图 中 己给 出 说 明 ， 即将 炉温 随炉长 变化 的 曲线代之 以阶梯 折线 段 来表 示 折 线段越 多 ， 模型越接近 实 际 但折线段 的多少 ， 应 当与加热 炉 的分 区 相 一 致 这 也 是 热 力 学 中所 谓 的 “ 一 维 加 热 模 型 ” 坯 温 设 定模型 坯温 的设 定 应 当兼顾 坯 料 的 中心 温度和 表面 温 度 ， 其坯 料 的 中心 温 度 和 表 面 温度变化 趋势 在 图 中 已说 明 如 果考 虑坯 料较薄 ， 中心和 表 面温差 不 大 ， 而 且在随后 又有较长 的保温 时 间 ， 那 么 ， 炉温模型用 线性 表 示 已 比较接近 实 际 坯 料保温模型 该 模型 的选 择 应 遵循 轧 制 要 求 与 最 终 的产 品质 量 要 求 重 点 是 要 保 证 充分 的保温 时 间 ， 以便 坯料温度在长 度 、 宽度和 厚度方 向均 匀一 致 工 艺 实 际 生 产 中 ， 不 论选 择什 么 样 的 模型 ， 都有一 个模型 自我优化 的过程 即在动态 下 ， 用 实 际测 定 的数据 ， 来不 断修正 模 型 ， 达 到 最 终控制要 求 这 也 是 工 艺 温 度控 制 的有 力手段 坯 料 的冷却 在 整个衔接 区 ， 坯 料 的冷 却 主 要 体现在 以 下 个方 面 高压 水 除鳞 时板坯 的温 降 高压 水 除鳞 是 由对流而 产生 散热 的 ， 其 降温可用 下 式计算 ‘ 丫 ， 、 △ 一 气 一 几 夕刀 式 中 为密度 ， 坷耐 。 为 比热 ， 崛 · 为坯 厚 ， 为 强 迫对 流 的传 热 系数 ， 瓜 · 伪坯料温度 ， ℃ ‘ 为水温 ， ℃ ， 为坯 料