1、RAL中厚板控軋控冷技術(shù)開展中厚板控軋控冷技術(shù)開展東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL講講 座座 內(nèi)內(nèi) 容容1 概概 述述 2 控軋控冷的根本原理控軋控冷的根本原理3 中厚板控軋控冷的特點和關(guān)鍵技術(shù)中厚板控軋控冷的特點和關(guān)鍵技術(shù)4 控軋控冷的數(shù)學(xué)模型與自動控制控軋控冷的數(shù)學(xué)模型與自動控制 5 國外典型厚板軋機的控軋控冷引見國外典型厚板軋機的控軋控冷引見6 結(jié)結(jié) 語語RAL概概 述述中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL1 概概 述述 - 控冷的意義控冷的意義兩個通俗

2、說法兩個通俗說法: 1 水是最廉價的合金元素水是最廉價的合金元素 (可以用水替代合金元素來改動鋼材的性能可以用水替代合金元素來改動鋼材的性能) 2 中國的多數(shù)中板軋機是世界上最干旱的軋中國的多數(shù)中板軋機是世界上最干旱的軋機機 (目前我們還沒有充分利用好水的作用目前我們還沒有充分利用好水的作用) 川崎水島：川崎水島：12000 m3/h，迪林根：，迪林根：14000 m3/h 寶鋼寶鋼2050：14000 m3/h， 1580: 13000 m3/h RAL1.1 控軋控冷的必要性控軋控冷的必要性 用戶要求：產(chǎn)品性能強度、韌性、焊接性、沖擊性能 決議性能的要素：組織構(gòu)造晶粒、析出、組織分數(shù) 決議

3、組織的要素：成分和工藝壓下率、溫度、冷卻速度資料加工過程是冶金過程柔性制造技術(shù)鋼種鋼種成分成分加工工藝加工工藝3加工工藝加工工藝2加工工藝加工工藝1組織特征組織特征3組織特征組織特征2組織特征組織特征1用戶需求用戶需求3用戶需求用戶需求2用戶需求用戶需求1RAL 急需經(jīng)過控軋控冷改動性能的鋼種 管線鋼：開發(fā)西部，西氣東輸工程 高級別船板 高強度工程機械用鋼 抗震耐火鋼日本阪神大地震后提出 新一代鋼鐵資料：超級鋼1.1 控軋控冷的必要性產(chǎn)品開發(fā)控軋控冷的必要性產(chǎn)品開發(fā)RAL 新一代鋼鐵資料：超級鋼簡介思緒：超干凈、超細晶、超均勻，實現(xiàn)強度翻番國家艱苦根底研討工程(973)，參與國際競爭日、美、韓

4、RAL承當(dāng)經(jīng)過軋制和冷卻控制細化晶粒，提高性能經(jīng)過RAL實驗室實驗、寶鋼現(xiàn)場實驗、小批量消費工藝改良：重新分配壓下量，控制終軋溫度，卷取溫度效果：Q235屈服強度400MPa， 抗拉強度510MPa 延伸率28，寬冷彎合格，晶粒尺寸：3.9微米1.1 控軋控冷的必要性產(chǎn)品開發(fā)控軋控冷的必要性產(chǎn)品開發(fā)RAL超級鋼實驗情況：超級鋼實驗情況：Super-SS400寶鋼首批試制寶鋼首批試制200噸，為一汽供貨噸，為一汽供貨投料沖壓作發(fā)動機前置橫梁投料沖壓作發(fā)動機前置橫梁4000件，廢品率件，廢品率1002001年千噸級供貨，年千噸級供貨，2002年萬噸級；年萬噸級；500MPa級超級鋼研討任務(wù)曾經(jīng)獲得

5、良好進展；級超級鋼研討任務(wù)曾經(jīng)獲得良好進展；預(yù)期效果：預(yù)期效果： 第一步第一步:經(jīng)過控軋控冷，節(jié)省合金元素，降本錢經(jīng)過控軋控冷，節(jié)省合金元素，降本錢(200元元/噸噸) 第二步第二步:減小鋼板厚度，減輕車重，降低油耗減小鋼板厚度，減輕車重，降低油耗 第三步第三步:改良車型設(shè)計，遠景：改良車型設(shè)計，遠景：3升車寶鋼參與國際行動升車寶鋼參與國際行動1.1 控軋控冷的必要性產(chǎn)品開發(fā)控軋控冷的必要性產(chǎn)品開發(fā)RAL1.1 控軋控冷的必要性產(chǎn)品開發(fā)控軋控冷的必要性產(chǎn)品開發(fā)10001000，保溫，保溫3min3min，900900、20% 20% 變形變形850850、25% 25% 變形變形770770、

6、67% 67% 變形變形 道次間道次間10 /s10 /s冷卻冷卻變形后變形后 7 /s 7 /s冷卻冷卻25mm25mm超級鋼超級鋼Super-SS400工業(yè)消費條件下顯微組織工業(yè)消費條件下顯微組織晶粒晶粒3.9卷取溫度卷取溫度400，抗拉強度，抗拉強度500實驗室實驗結(jié)果實驗室實驗結(jié)果工業(yè)消費結(jié)果工業(yè)消費結(jié)果RAL國外厚板控軋設(shè)備開展情況國外厚板控軋設(shè)備開展情況 - 淘汰第一代中板軋機，建立強力型軋機板凸度控制功能淘汰第一代中板軋機，建立強力型軋機板凸度控制功能 * 德國迪林根：德國迪林根：10000kW2，10000噸噸 *瑞典瑞典SSAB：4000mm，10000kW2，10000噸噸

7、 - 特點各異的待溫冷卻工藝和安裝特點各異的待溫冷卻工藝和安裝 * 側(cè)輥道側(cè)輥道 * 中間噴淋中間噴淋 * 交叉軋制工藝交叉軋制工藝 - 強力型矯直機強力型矯直機1 概概 述述 - 國外控制軋制技術(shù)開展情況國外控制軋制技術(shù)開展情況RAL國外厚板控冷設(shè)備開展情況國外厚板控冷設(shè)備開展情況 - 控冷曾經(jīng)成為提高鋼材性能的根本手段控冷曾經(jīng)成為提高鋼材性能的根本手段 * TMCP率：住友鹿島：率：住友鹿島：52，曼海姆：，曼海姆：80 - 很多公司構(gòu)成了本人獨特的技術(shù)很多公司構(gòu)成了本人獨特的技術(shù) * 新日鐵的新日鐵的CLC技術(shù)技術(shù) * 川崎制鐵的川崎制鐵的MACS技術(shù)技術(shù) * 住友金屬的住友金屬的DAC

8、技術(shù)技術(shù) * 歐洲：歐洲：MACOS(曼海姆曼海姆)， ISC(蒂森蒂森)， ADCO(法國法國) - DQ的研討和運用獲得良好效果的研討和運用獲得良好效果1 概概 述述 - 國外開展控制冷卻設(shè)備情況國外開展控制冷卻設(shè)備情況RAL現(xiàn)代中厚板軋機外觀現(xiàn)代中厚板軋機外觀RAL中厚板軋機側(cè)視中厚板軋機側(cè)視RAL軋制中的中厚板軋機軋制中的中厚板軋機RAL1 概概 述述 - 國外厚板軋機的控冷系統(tǒng)國外厚板軋機的控冷系統(tǒng)RAL 強力型軋機強力型軋機 -濟鋼濟鋼3500mm，7000噸，噸，7000kW2 -首鋼首鋼3500mm，7000噸，噸，7000kW2 -鞍鋼鞍鋼4300mm， 8000噸，噸，60

9、00kW2 -寶鋼寶鋼5000mm，10000噸，噸，10000 kW2 強力型矯直機強力型矯直機 -鞍鋼鞍鋼3000mm -首鋼首鋼2100噸噸1 概概 述述 - 國內(nèi)軋機開展情況國內(nèi)軋機開展情況RAL 對控軋控冷的重要作用已有認識對控軋控冷的重要作用已有認識 很多廠家利用國內(nèi)力量配備控軋控冷設(shè)備很多廠家利用國內(nèi)力量配備控軋控冷設(shè)備(強力軋機強力軋機ACC) -鞍鋼，首鋼，濟鋼，南鋼，舞陽，新余鞍鋼，首鋼，濟鋼，南鋼，舞陽，新余 一些廠家在張望，一些廠家在張望， 有矛盾心境有矛盾心境: - 引進國外技術(shù)，引進國外技術(shù)， 價錢昂貴，價錢昂貴， 難以接受難以接受 - 運用國內(nèi)技術(shù)，運用國內(nèi)技術(shù)，

10、 擔(dān)憂可靠性，擔(dān)憂可靠性， 承當(dāng)責(zé)任承當(dāng)責(zé)任 “ 狹路相逢勇者勝，狹路相逢勇者勝， 敢于抓住機遇，敢于抓住機遇， 邁出第一步者，邁出第一步者， 將在產(chǎn)品競爭中走在前面將在產(chǎn)品競爭中走在前面1 概概 述述 - 國內(nèi)控制冷卻設(shè)備開展情況國內(nèi)控制冷卻設(shè)備開展情況RAL國內(nèi)中厚板控軋控冷研討情況國內(nèi)中厚板控軋控冷研討情況: - 中厚板軋制及冷卻過程溫度場的中厚板軋制及冷卻過程溫度場的FEM模擬模擬 - 中厚板組織性能演化與控制的模擬研討中厚板組織性能演化與控制的模擬研討 - 組織性能預(yù)告數(shù)學(xué)模型與軟件開發(fā)組織性能預(yù)告數(shù)學(xué)模型與軟件開發(fā) - 中厚板新鋼種的開發(fā)中厚板新鋼種的開發(fā)(高強鋼、耐火鋼、橋梁鋼高

11、強鋼、耐火鋼、橋梁鋼.) - 軋制與冷卻實驗設(shè)備開發(fā)鞍鋼、酒泉、寶鋼軋制與冷卻實驗設(shè)備開發(fā)鞍鋼、酒泉、寶鋼 - 控冷設(shè)備開發(fā)研制控冷設(shè)備開發(fā)研制RAL + 營口流體設(shè)備集團營口流體設(shè)備集團 * 水幕安裝，管層流安裝水幕安裝，管層流安裝 直管式，直管式， U型管式，氣霧式型管式，氣霧式 * 快速呼應(yīng)閥氣動薄膜閥快速呼應(yīng)閥氣動薄膜閥 * 水處置系統(tǒng)水處置系統(tǒng) 大流量反沖洗過濾器大流量反沖洗過濾器1 概概 述述 - 國內(nèi)開展情況國內(nèi)開展情況RAL控軋控冷的根本原理控軋控冷的根本原理中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL2.1 控軋控冷機理控軋控冷機理2.2 控制軋制控

12、制軋制 軋制溫度制度加熱、粗軋、精軋，待溫軋制溫度制度加熱、粗軋、精軋，待溫 軋制壓下制度粗軋、精軋壓下量，方向軋制壓下制度粗軋、精軋壓下量，方向 液壓彎輥等板凸度控制制度液壓彎輥等板凸度控制制度2.3 控制冷卻控制冷卻ACC 冷卻方式，冷卻溫度制度冷卻方式，冷卻溫度制度2.4 直接淬火直接淬火DQ 淬火溫度，回火制度溫度、時間淬火溫度，回火制度溫度、時間2 控軋控冷的根本原理控軋控冷的根本原理RAL控軋控冷工藝圖示控軋控冷工藝圖示K2.1(DQ)(DQ)(ACC)RAL組織、成分、性能、組織、成分、性能、TMCP條件的關(guān)系條件的關(guān)系K2.24切變切變多邊形鐵素體多邊形鐵素體 RAL控軋控冷的

13、組織變化控軋控冷的組織變化K2.2RAL加熱溫度碳氮化物溶解，晶粒長大加熱溫度碳氮化物溶解，晶粒長大粗軋變形制度：粗軋壓下量變形深化，粗軋變形制度：粗軋壓下量變形深化，RCR精軋階段軋制溫度控制精軋階段軋制溫度控制進入未再結(jié)晶區(qū)進入未再結(jié)晶區(qū)合理的精軋溫度合理的精軋溫度待溫制度確實定待溫制度確實定精軋階段軋制變形控制精軋階段軋制變形控制未再結(jié)晶區(qū)總變形量未再結(jié)晶區(qū)總變形量精軋道次壓下量精軋道次壓下量控軋控冷中工藝制度制定原那么控軋控冷中工藝制度制定原那么RAL三種控制軋制的戰(zhàn)略、參數(shù)和機理三種控制軋制的戰(zhàn)略、參數(shù)和機理軋制后奧軋制后奧氏體晶粒氏體晶粒鐵素體鐵素體形核形核相變后相變后控冷后控冷后

14、形變硬化的鐵素體形變硬化的鐵素體RAL2.1 控制軋制和控制冷卻機理表示控制軋制和控制冷卻機理表示變形前奧氏體晶粒變形前奧氏體晶粒變形后晶粒被拉長變形后晶粒被拉長鐵素體形核鐵素體形核相變完成相變完成冷卻冷卻軋制軋制RAL變形帶與其上的析出變形帶與其上的析出T4.10變形帶變形帶變形帶上變形帶上的析出的析出RAL珠光體的不同形核地點珠光體的不同形核地點T4.15變形工具鋼a) 晶界b) 退火孿晶c) 變形帶d)晶內(nèi)RAL奧氏體晶粒尺寸與鐵素體晶粒尺寸的關(guān)系奧氏體晶粒尺寸與鐵素體晶粒尺寸的關(guān)系試樣為7mm厚的空冷鋼板空心符號：無變形實心符號：熱變形后空冷RAL三種控制軋制的戰(zhàn)略、參數(shù)和機理三種控制

15、軋制的戰(zhàn)略、參數(shù)和機理再結(jié)晶區(qū)控軋：再結(jié)晶區(qū)控軋：微合金鋼微合金鋼950，普碳鋼根本在再結(jié)晶區(qū)軋制，普碳鋼根本在再結(jié)晶區(qū)軋制總變形量總變形量60%機機 理：理：變形區(qū)內(nèi)有動態(tài)恢復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶變形區(qū)內(nèi)有動態(tài)恢復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶道次間歇期間完成再結(jié)晶道次間歇期間完成再結(jié)晶反復(fù)軋制再結(jié)晶使晶粒變細反復(fù)軋制再結(jié)晶使晶粒變細低溫再結(jié)晶區(qū)晶粒細化明顯。低溫再結(jié)晶區(qū)晶粒細化明顯。RAL三種控制軋制的戰(zhàn)略、參數(shù)和機理三種控制軋制的戰(zhàn)略、參數(shù)和機理未再結(jié)晶區(qū)控軋：未再結(jié)晶區(qū)控軋：空冷或噴淋控制軋制溫度到奧氏體未再結(jié)晶區(qū)空冷或噴淋控制軋制溫度到奧氏體未再結(jié)晶區(qū)溫度范圍通常為溫度范圍通常為Ar3900950總變形量大于

16、一定數(shù)值總變形量大于一定數(shù)值70道次變形量大于一定的數(shù)值道次變形量大于一定的數(shù)值機機 理：理：變形奧氏體晶粒被拉長變形奧氏體晶粒被拉長構(gòu)成大量變形帶、孿晶和位錯構(gòu)成大量變形帶、孿晶和位錯添加形核點，相變后細化晶粒添加形核點，相變后細化晶粒RAL未再結(jié)晶區(qū)變形量與奧氏體晶界面積和未再結(jié)晶區(qū)變形量與奧氏體晶界面積和變形帶密度的關(guān)系變形帶密度的關(guān)系T4.11含鈮鋼，Nb: 0.03%低于30：變形帶密度添加緩慢高于30：迅速添加RAL鐵素體晶粒尺寸與奧氏體界面面積的關(guān)系鐵素體晶粒尺寸與奧氏體界面面積的關(guān)系T4.12奧氏體晶粒尺寸有效的奧氏體晶界面積鐵素體晶粒尺寸變形量晶界變形帶RAL為什么要低溫軋制

17、為什么要低溫軋制中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL軋制溫度對組織和力學(xué)性能的影響軋制溫度對組織和力學(xué)性能的影響K230.18C1.36Mn鋼各道次壓下量20總計9道次軋制到20mm軋制溫度變化范圍200RAL熱變形奧氏體的溫度壓下量再結(jié)晶圖熱變形奧氏體的溫度壓下量再結(jié)晶圖K213壓下量壓下量/壓下量壓下量/CMn鋼軋制后1s水冷含鈮鋼軋制后3s水冷RAL900以下變形量與韌脆轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系以下變形量與韌脆轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系K52鋼板厚度10mm2mm切口夏氏值橫向RAL軋制溫度對晶粒尺寸和性能的影響軋制溫度對晶粒尺寸和性能的影響K2413050MPaRAL三種控

18、制軋制的戰(zhàn)略、參數(shù)和機理三種控制軋制的戰(zhàn)略、參數(shù)和機理兩相區(qū)控軋：兩相區(qū)控軋：如需進一步的提高強度，可降低終軋溫度如需進一步的提高強度，可降低終軋溫度750在奧氏體和鐵素體兩相區(qū)軋制在奧氏體和鐵素體兩相區(qū)軋制機機 理：理：奧氏體繼續(xù)被拉長，晶粒內(nèi)構(gòu)成變形帶及位錯奧氏體繼續(xù)被拉長，晶粒內(nèi)構(gòu)成變形帶及位錯在變形帶及位錯處構(gòu)成新的等軸鐵素體晶粒在變形帶及位錯處構(gòu)成新的等軸鐵素體晶粒先析出鐵素體變形后內(nèi)部構(gòu)成亞晶，使強度提高先析出鐵素體變形后內(nèi)部構(gòu)成亞晶，使強度提高RAL為什么進展兩相區(qū)軋制為什么進展兩相區(qū)軋制中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RALAr3以下壓下量與力學(xué)

19、性能關(guān)系以下壓下量與力學(xué)性能關(guān)系實驗室數(shù)據(jù)：實驗室數(shù)據(jù)：0.17C1.6Mn鋼，鋼，1150加熱，加熱，Ar3為為730兩相區(qū)軋制，利用鐵素兩相區(qū)軋制，利用鐵素體的位錯亞構(gòu)造強化體的位錯亞構(gòu)造強化K2.7RAL兩相區(qū)軋制對組織和性能的影響兩相區(qū)軋制對組織和性能的影響K62Nb鋼在1070、1020 進展62.5的軋制，在850 進展50的軋制后，以710 進展軋制。YS提高60MPa30; FATT降低70 。第三階段變形量第三階段變形量/200織構(gòu)的織構(gòu)的反射強度反射強度RAL為什么需求強力軋機為什么需求強力軋機低溫大壓下低溫大壓下中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)

20、講座RAL不同鋼種的變形抗力不同鋼種的變形抗力T6.10溫度降低溫度降低RAL變形抗力與含碳量的關(guān)系變形抗力與含碳量的關(guān)系T6.6Si0.25%, Mn1.10%溫度低于900時，由于碳含量引起的變形抗力發(fā)生明顯變化。1000 時，碳含量的變化對變形抗力不產(chǎn)生影響。附帶闡明：氮經(jīng)過構(gòu)成氮化鈦和氮化鋁等氮化物，細化晶粒而影響變形抗力溫度降低溫度降低RAL變形抗力與固溶合金元素含量的關(guān)系變形抗力與固溶合金元素含量的關(guān)系T6.7C0.10%, Si0.25%, Mn1.10%MoSiCrCuNiMn提高變形抗力RAL變形抗力與微合金元素含量的關(guān)系變形抗力與微合金元素含量的關(guān)系T6.8變形條件Tr加熱

21、溫度1250T1第一階段變形溫度1050 T2第二階段變形溫度900 NbTiV變形抗力增大RAL控軋控冷中軋制溫度控制措施控軋控冷中軋制溫度控制措施粗軋機架粗軋機架 待溫輥道待溫輥道 精軋機架精軋機架方案方案1粗軋機架粗軋機架 噴淋冷卻噴淋冷卻 精軋機架精軋機架方案方案2粗軋機架粗軋機架 交叉軋制交叉軋制 精軋機架精軋機架方案方案3RAL實行大壓下道次數(shù)減少后軋制負荷的增大實行大壓下道次數(shù)減少后軋制負荷的增大Blue10板凸度、板形控制的作用板凸度、板形控制的作用RAL板形控制手段的作用板形控制手段的作用 板形、板凸度控制手段是強力型軋機的必備手段 強力型軋機實行大壓下 與普通軋機相比，大軋

22、制力呵斥板凸度增大 利用板形和板凸度調(diào)整手段，保證比例凸度到達設(shè)定要求 假設(shè)無板凸度調(diào)整手段，凸度無法保證，大壓下形同虛設(shè)RAL比例凸度放松的效果比例凸度放松的效果hPhn力矩限制軋制力限制比例凸度恒定限制RAL板凸度控制手段雙錐度板凸度控制手段雙錐度BUR最大改善30mRAL板凸度調(diào)整手段液壓彎輥板凸度調(diào)整手段液壓彎輥BURBWRBRALCVC軋機的凸度調(diào)整軋機的凸度調(diào)整等效凸度橫移間隔RALPC軋機P的原理與特點C CS S- S- S b b2 2tantan2 2 2Dw 2DwScScSSDwDwb b2 2tantanb b2 2 2 22 Dw2 DwC=C=式中：式中： b帶鋼

23、寬度 b帶鋼寬度 軋輥交叉角 軋輥交叉角 Dw工作輥直徑 Dw工作輥直徑 b bDwDw80070060050040030020010000 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2Cr(um)Cr(um)(deg）(deg）RALHCW軋機軋機BURWRSSRAL改造后軋制范圍擴展改造后軋制范圍擴展Blue13RAL為什么要進展控制冷卻為什么要進展控制冷卻中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL2.3 控制冷卻組織變化細晶與相變強化控制冷卻組織變化細晶與相變強化RAL再結(jié)晶區(qū)控軋未再結(jié)晶區(qū)控軋兩相區(qū)控軋控制冷卻35m5 10 m1020m加熱溫度時間2.3

24、 控制冷卻晶粒細化和相變強化控制冷卻晶粒細化和相變強化RALHSLA控制冷卻的作用控制冷卻的作用對于添加微合金元素的鋼，假設(shè)對于添加微合金元素的鋼，假設(shè)IAC的冷卻速度為的冷卻速度為10 /s時，與時，與空冷相比，其強度可以添加空冷相比，其強度可以添加50100MPa；IAC材的材的vTs根本由合金成分和控制軋制程度決議；根本由合金成分和控制軋制程度決議；由空冷到由空冷到12 /s添加冷卻速度時，組織變化的順序為鐵素體晶粒添加冷卻速度時，組織變化的順序為鐵素體晶粒細化、珠光體帶消逝及其微細分散、珠光體消逝和生成取代它的細化、珠光體帶消逝及其微細分散、珠光體消逝和生成取代它的貝氏體；貝氏體；IA

25、C引起強化的要素有：引起強化的要素有：1鐵素體晶粒細化；鐵素體晶粒細化；2析出強化量增析出強化量增大；大；3貝氏體的體積分數(shù)增大。其中前貝氏體的體積分數(shù)增大。其中前2相引起屈服點提高，抗相引起屈服點提高，抗拉強度決議于拉強度決議于3。微合金元素的添加使淬透性提高，從而增大。微合金元素的添加使淬透性提高，從而增大特定冷卻速度下的貝氏體量；特定冷卻速度下的貝氏體量；假設(shè)想提高韌性，重要點在于細化鐵素體晶粒的同時，消費微細假設(shè)想提高韌性，重要點在于細化鐵素體晶粒的同時，消費微細分散的貝氏體，為此必需優(yōu)化加熱溫度或控制軋制條件，細化奧分散的貝氏體，為此必需優(yōu)化加熱溫度或控制軋制條件，細化奧氏體的晶粒。

26、氏體的晶粒。RAL加速冷卻對性能的影響加速冷卻對性能的影響K29對再結(jié)晶奧氏體進展水冷效果并不明顯，對未再結(jié)晶奧氏體進展水冷，會產(chǎn)生明顯的晶粒細化效果。利用10/s的冷卻速度進展冷卻，可以明顯提高強度，韌性可以堅持不變。運用的設(shè)備：OLAC (On Line Accelerated Cooling), NKK冷卻參數(shù)：開冷：760終冷：550鋼種：Nb鋼與Nb、V鋼RAL加速冷卻對資料性能的影響加速冷卻對資料性能的影響K7.7壓下率壓下率/沖擊功沖擊功/J貝氏體相變貝氏體相變經(jīng)過控制冷卻，得到微細的貝氏體；同樣的壓下率，強度可以提高6070MPa；同樣的沖擊功，利用控制冷卻可以將強度提高506

27、0MPa.RAL精軋控冷對力學(xué)性能的影響精軋控冷對力學(xué)性能的影響K7.1RAL控冷終止溫度對性能的影響控冷終止溫度對性能的影響K7.2SiMn鋼：厚度25mmNb鋼：19mm軋制與冷卻條件：終軋溫度：760開冷溫度：760 終冷溫度：450 室溫效果：沖擊性能：堅持不變YS提高：70100MPaTS提高：5060MPaRAL控制軋制對橫向沖擊性能的影響控制軋制對橫向沖擊性能的影響KF12厚度14mm2mm，V形缺口，實物尺寸試樣實現(xiàn)控制軋制，沖擊功有下降的趨勢。緣由：控制軋制使強度升高，因此沖擊性能會有所降低。MnS在軋制溫度低的區(qū)域更加容易伸展，會使夏氏試樣的斷裂面出現(xiàn)微細剝離裂紋景象。RA

28、L控制冷卻對力學(xué)性能的影響控制冷卻對力學(xué)性能的影響KF21CR材的YS隨Nb/V含量的添加而上升，到達X60X70的強度程度。抗拉強度Nb-V鋼上升的幅度比C-Mn鋼大。緣由： Nb-V量增大，淬透性增大，高冷速段貝氏體的生成量增大。在冷卻速度為10/s的情況下，比 CR軋制可以提高強度50100MPa.當(dāng)加熱溫度一樣時，冷卻與控制軋制的效果大致一樣，甚至能夠稍有改善。加熱到1200時，韌脆轉(zhuǎn)變溫度隨冷速提高而變差，而1100 時，會改善。韌性主要由CR條件決議。低溫CR時，夏氏沖擊斷口產(chǎn)生明顯的分別，它會因精軋溫度的降低和兩相區(qū)軋制而增大發(fā)生的頻率。RAL控制冷卻的效果控制冷卻的效果KF22

29、RAL鈮含量對力學(xué)性能的影響鈮含量對力學(xué)性能的影響KF23加熱溫度1100冷卻速度7 /sNb0.03%, 強度出現(xiàn)飽和趨勢IAC和CR的強度差別為5060MPa.影響要素：加熱溫度固溶鈮的數(shù)量；相變前奧氏體的微細程度；快速冷卻引起貝氏體生成數(shù)量。韌性隨鈮含量增大而提高，到0.08%出現(xiàn)飽和。影響要素：晶粒細化。包括初始晶粒細化，粗軋中抑制晶粒粗化，奧氏體再結(jié)晶溫度升高呵斥未再結(jié)晶區(qū)的累計壓下量增大。加熱溫度1200和1100時，韌脆轉(zhuǎn)變溫度差30。RAL鈦對控制冷卻效果的影響鈦對控制冷卻效果的影響KF24Ti0.02%, Ti與N完全結(jié)合，在凝固和奧氏體高溫區(qū)構(gòu)成TiN。此時強度變化甚少。R

30、AL為什么要添加微合金元素為什么要添加微合金元素中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL溶度積溶度積T9.1各種氮化物在奧氏體和鐵素體中的溶解度均低于相應(yīng)金屬的碳化物。溶解度依 V，Nb，Al，Ti 的順序降低。故 Ti 在高溫區(qū)即已析出；V 在低溫區(qū)析出。除 AlN 之外，碳化物和氮化物均為立方晶體構(gòu)造，可以忽溶，故常以碳氮化物析出。除極低含碳量的高氮鋼外，很少構(gòu)成VN，NbN; 含鈦鋼中，首先構(gòu)成TiN，當(dāng)全部鈦以. TiN的方式與鈦結(jié)合之后，TiC才隨鈦含量的添加而發(fā)生沉淀。溶解度降低RAL奧氏體晶粒尺寸與加熱溫度的關(guān)系奧氏體晶粒尺寸與加熱溫度的關(guān)系T9.2

31、RAL微合金元素抑制奧氏體晶粒長大微合金元素抑制奧氏體晶粒長大K25RALHSLA鋼的再結(jié)晶動力學(xué)鋼的再結(jié)晶動力學(xué)T9.3SiMn鋼0.04Nb鋼預(yù)應(yīng)變0.50.08TI鋼0.10V鋼預(yù)應(yīng)變0.5變形溫度900T9.4RAL含鈮鋼的靜態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)含鈮鋼的靜態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)T9.5900, 0.002%C900, 0.10%Nb, 預(yù)變形0.5RAL含鈮鋼和含鈦鋼的力學(xué)性能含鈮鋼和含鈦鋼的力學(xué)性能T9.6根本化學(xué)成分：0.01%C0.25Si1.50MnTR:1100TF: 780 900 以下的總壓下率70鈮含量大于0/03時，強度飽和鈮含量或鈦含量大于0.06%時，沖擊韌性趨于飽和鈦與氮結(jié)合

32、階段鈦低于0.02%RALT9.7含釩的鈮鋼和鉬、鈦鋼的力學(xué)性能含釩的鈮鋼和鉬、鈦鋼的力學(xué)性能經(jīng)過添加V，促進沉淀強化，性能進一步提高；沖擊韌性堅持不變留意：厚規(guī)格的鋼板適于用V強化，由于它的強化機制以低溫析出為主，與晶粒細化強化的機制不同，與控制冷卻的速度關(guān)系不大。RAL微合金元素抑制晶粒長大微合金元素抑制晶粒長大K214鋼種成分：C-Mn鋼：0.13C, 1.2MnNb鋼：0.16C, 1.4Mn, 0.03NbTi鋼：0.13C, 1.1 Mn, 0.02Ti碳錳鋼隨軋制溫度的提高，晶粒長大明顯；Nb鋼1050以下，不發(fā)生再結(jié)晶。1150 發(fā)生明顯的長大；Ti鋼晶粒無明顯的長大RAL微合

33、金元素抑制再結(jié)晶作用微合金元素抑制再結(jié)晶作用K28微合金元素添加4大作用：抑制加熱時奧氏體晶粒長大抑制再結(jié)晶相變行為析出硬化固溶在奧氏體中的鈮和鈦能很好的控制加工后的再結(jié)晶，再結(jié)晶溫度提高100以上。再結(jié)晶臨界壓下量/RALNb對動態(tài)再結(jié)晶的抑制造用對動態(tài)再結(jié)晶的抑制造用K2110.08C-1.5Mn-Nb鋼RAL思索韌性要求的軋制方案實例思索韌性要求的軋制方案實例K64管線鋼控制點：待溫點：待溫溫度，待溫厚度終軋點：終軋溫度RAL溫度、含碳量與軟化率的關(guān)系溫度、含碳量與軟化率的關(guān)系T4.5T4.6RAL應(yīng)變誘導(dǎo)碳氮化鈮析出過程應(yīng)變誘導(dǎo)碳氮化鈮析出過程T4.6RAL再結(jié)晶與沉淀過程的相互作用再

34、結(jié)晶與沉淀過程的相互作用T4.7RAL析出與再結(jié)晶的相互作用析出與再結(jié)晶的相互作用T4.7T4.8a普碳鋼與含鈮鋼再結(jié)晶動力學(xué)的比較b溶質(zhì)Nb對含鈮鋼再結(jié)晶動力學(xué)的影響cPPT曲線與RRT曲線的疊加留意：釩鋼不會發(fā)生此種效應(yīng)，由于釩的碳氮化物在低溫階段析出，此時，再結(jié)晶曾經(jīng)完成RAL為什么要進展為什么要進展DQ？中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RALDQ與與AC及及TEMPERM10.06C-0.25Si-1.4Mn，Nb/V/Ti最多0.08加熱溫度：1100，900以下軋制壓下量75精軋溫度：800 板厚：19 mmRAL常化與淬火回火組織?；c淬火回火組織

35、T4.13RAL直接淬火鋼的組織特點直接淬火鋼的組織特點K2.25直接淬火或淬火回火鋼的組織特點：M或B的位錯亞構(gòu)造，析出物。更加微小的尺度。主要組織要素：M: 舊奧氏體的晶界、馬氏體束bundle、馬氏體包(packet)、板條(lath)、板條內(nèi)的位錯B:B-F析出物見于舊奧氏體的邊境，板條邊境，板條內(nèi)。RAL淬火鋼組織要素與力學(xué)性能關(guān)系圖淬火鋼組織要素與力學(xué)性能關(guān)系圖K2.26組織變化對強度與韌性的影響 回火引起組織與性能的變化RAL軋制條件對直接淬火鋼性能的影響軋制條件對直接淬火鋼性能的影響K2.27RH軋制溫度高MH軋制溫度中LH軋制溫度低奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制a由于合金元素完全固溶引

36、起的淬透性的提高b由于奧氏體粗化引起淬透性提高causforming強化與組織細化d促進鐵素體相變，淬透性降低，組織細化軋制條件、資料軋制條件、資料本身的淬透性對本身的淬透性對淬火鋼的性能有淬火鋼的性能有重要影響！重要影響！RAL冷卻速度與貝氏體相變強化冷卻速度與貝氏體相變強化K2230.01C1.5Mn0.04Nb0.09VSv有效奧氏體晶界面積代有效奧氏體晶界面積代表變形量的大小表變形量的大小經(jīng)過加速冷卻，抑制鐵素體相經(jīng)過加速冷卻，抑制鐵素體相變，促進貝氏體相變，實現(xiàn)相變，促進貝氏體相變，實現(xiàn)相變強化。變強化。RAL合金元素對力學(xué)性能影響合金元素對力學(xué)性能影響M30.06C-0.25Si-

37、1.4MnNb/V/Ti最多0.08加熱溫度：1100900以下軋制壓下量75精軋溫度：800 板厚：19 mmRALDQ材材B體積分數(shù)與加熱時固溶合金元素量的關(guān)系左體積分數(shù)與加熱時固溶合金元素量的關(guān)系左DQ材材TS與與Vs的關(guān)系右的關(guān)系右M6M7RAL合金元素經(jīng)過冷卻對力學(xué)性能的影響合金元素經(jīng)過冷卻對力學(xué)性能的影響K710根本成分：0.06C, 1.4Mn20mm厚鈮、鈦對提高強度有效，V效果不大。淬火組織為貝氏體微細鐵素體的混合組織。經(jīng)過降低Ae3添加貝氏體的體積分數(shù)，提高強度。RAL不同溫度直接淬火與調(diào)質(zhì)的比較不同溫度直接淬火與調(diào)質(zhì)的比較K7.90.11C-1.2Mn-0.6Cr-0.5

38、Mo鋼回火：575，1hA: RQB: DQ(加熱溫度下50壓下)C;DQ(820 下50壓下)DQ的重要性在于此的重要性在于此RAL控軋壓下量對淬火鋼性能的影響控軋壓下量對淬火鋼性能的影響K7.11根本成分：0.06C, 1.4Mn20mm厚經(jīng)過控制軋制，強度略有降低，但是韌性大幅度改善。經(jīng)過控軋，鐵素體的體積分數(shù)僅僅少量增長，經(jīng)過鐵素體的對奧氏體的階段效果，將貝氏體變成更小的單元，貝氏體鐵素體板條的長度變短，故大大改善了韌性。留意：在30之前，上述效果并不明顯，在大于50以后，其效果急劇增大。RAL控軋壓下量對控軋壓下量對B-F長度的影響長度的影響K7.12RAL加熱與精軋溫度對直接淬火鋼

39、力學(xué)性能影響加熱與精軋溫度對直接淬火鋼力學(xué)性能影響K7.130.13C, 1.4Mn, 0.025Nb比再加熱淬透性提高。隨軋制溫度的降低，強度降低，但是韌性大幅度提高。緣由：奧氏體晶粒細化；未再結(jié)晶區(qū)變形引起淬透性降低。假設(shè)進一步添加未再結(jié)晶區(qū)的變形量，可以看到TMT的效果。Nb可以提高淬透性有利于貝氏體相變，回火時析出，可以利用。RAL淬火回火后淬火回火后Nb含量含量TS的關(guān)系的關(guān)系K7.140.01%Nb以下，隨Nb的添加，強度提高。緣由：淬透性提高，沉淀析出。大于0.01%Nb后，降低。緣由：奧氏體再結(jié)晶溫度提高，未再結(jié)晶區(qū)變形淬透性降低。大于0.02%Nb之后，強度提高。緣由：未再結(jié)

40、晶形狀下加工量添加，TMT的效果顯現(xiàn)。280MPaRAL控制軋制控制冷卻實例控制軋制控制冷卻實例中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL控制軋制的軋制制度控制軋制的軋制制度KF1資料為鋁鎮(zhèn)靜鋼，0.14C-0.30Si-1.30Mn, 其中單獨或復(fù)合添加Nb, V, Cu, Cr, Ni。150mm厚度的板坯預(yù)先軋制到60mm，冷卻后沿一樣方向繼續(xù)軋制到12mm。加熱溫度：1250，1150按每道次20的壓下量進展7個道次的精軋。CRIII與HR一樣的加熱溫度，但是進展低溫軋制，900的以下總壓下量到達60。CRIV的加熱溫度為1150.RALNb對對YS和脆性轉(zhuǎn)

41、變溫度的影響和脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響KF20.14C-0.30Si-1.30Mn在0.01Nb以下，隨著Nb含量的添加，脆性轉(zhuǎn)變溫度急劇降低。到0.03%Nb之前，隨隨著Nb含量的添加，強度提高。CRIII和CRIV效果最為顯著。RAL控制軋制的效果控制軋制的效果KF30.14C-0.30Si-1.30Mn添加Nb和V，均使資料的YS和TS升高。但是添加V，對韌性的改良不大。V對對YS和脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響和脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響RALYS和和vTs與晶粒尺寸的關(guān)系與晶粒尺寸的關(guān)系KF4RAL細晶強化和析出強化對細晶強化和析出強化對YS的影響的影響細晶強細晶強化化析出強析出強化化細晶強細晶強化化析出強析

42、出強化化HR048342CRII1535535CRIII351520300.01Nb0.033VRALC含量對含量對CRIII資料力學(xué)性能的影響資料力學(xué)性能的影響KF50.50%Si-1.4%Mn-0.045Nb, 改動C含量。采用CRIII規(guī)程進展控制軋制。C從0.13%降低到0.05%YS幾乎不發(fā)生變化，由于晶粒尺寸變化甚微，均為5m左右TS有一定的降低沖擊功添加1.5倍珠光體的量由2427降低到78，故沖擊功添加。RAL900以下總壓下量與脆性轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系以下總壓下量與脆性轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系KF6厚度厚度14mmRALKF7900以下總壓下量與脆性轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系以下總壓下量與脆性轉(zhuǎn)變溫度的

43、關(guān)系0.14C-0.24%Si-1.23%Mn厚度10mmRALS含量對沖擊功的影響含量對沖擊功的影響KF8厚度14mm2mmV形缺口實物尺寸試樣S含量控制到0.01以下時，沖擊性能明顯提高改善L、C方向的壓下比，可以顯著改善C方向的沖擊性能RALS含量對沖擊性能的影響含量對沖擊性能的影響KF11TS:550-650MPa2mm，V形缺口，實物尺寸試樣RAL縱橫方向壓下比對沖擊性能影響縱橫方向壓下比對沖擊性能影響KF9厚度915mmTS:550-650MPaRALKF10縱橫方向壓下比對沖擊性能影響縱橫方向壓下比對沖擊性能影響厚度：12mm成分： 0.17C-0.13%Si-1.12%Mn-

44、0.2Cu-0.2%Cr-0.019%Nb改動橫軋比實踐上是將MnS夾雜物向各個不同的延伸方向分配，從而將S所決議的各方向的延展性向L，C方向分配。RAL變形對變形對CCT曲線的影響曲線的影響KF26RAL3.1 中厚板中厚板 控軋控冷的特點控軋控冷的特點 3.2 控制冷卻的關(guān)鍵技術(shù)控制冷卻的關(guān)鍵技術(shù) 橫向溫度均勻性控制橫向溫度均勻性控制 縱向溫度均勻性控制縱向溫度均勻性控制 上下外表溫度均勻性控制上下外表溫度均勻性控制3.3 控制冷卻安裝及其布置控制冷卻安裝及其布置3 中厚板中厚板 TMCP的特點和關(guān)鍵技術(shù)的特點和關(guān)鍵技術(shù)RAL3.1 中厚板中厚板 控軋控冷的特點控軋控冷的特點 厚度大，外表

45、與中心溫差大，對模型精度的要求高厚度大，外表與中心溫差大，對模型精度的要求高 厚度大，內(nèi)部熱量傳到外表需求時間，提高冷卻速度困難厚度大，內(nèi)部熱量傳到外表需求時間，提高冷卻速度困難 寬度大，橫向均勻性要求高寬度大，橫向均勻性要求高 上下外表冷卻條件不對稱，導(dǎo)致上下面性能不對稱，瓢曲上下外表冷卻條件不對稱，導(dǎo)致上下面性能不對稱，瓢曲 軋件短，頭尾占長度的比例大，對頭尾的控制要求高軋件短，頭尾占長度的比例大，對頭尾的控制要求高 無張力，容易瓢曲無張力，容易瓢曲RAL中心問題：中心問題： 1 鋼板冷卻均勻性控制鋼板冷卻均勻性控制 * 縱向溫度均勻性縱向溫度均勻性 頭尾、梯形冷卻、頭尾、梯形冷卻、U型冷

46、型冷卻卻 * 橫向溫度均勻性遮蓋、凸度控制橫向溫度均勻性遮蓋、凸度控制 * 上下外表溫度均勻性水量配比、可調(diào)上下外表溫度均勻性水量配比、可調(diào) 2 提高冷卻效率提高冷卻效率 * 冷卻安裝的參數(shù)設(shè)計冷卻安裝的參數(shù)設(shè)計 閥門呼應(yīng)性、壓力、流速、水量閥門呼應(yīng)性、壓力、流速、水量 3.2 中厚板中厚板 控軋控冷的關(guān)鍵技術(shù)控軋控冷的關(guān)鍵技術(shù)RAL3.2 長度方向的冷卻的均勻性長度方向的冷卻的均勻性時間開 關(guān)頭尾冷卻部分尾遮蓋頭遮蓋放射冷卻點RAL3.2 頭尾部水量控制頭尾部水量控制供水管路三通閥溢流閥回水管路分流管路噴嘴鋼板RAL控冷安裝的閥門控制控冷安裝的閥門控制雙薄膜快速開閉氣動閥電動調(diào)理閥手動調(diào)理閥

47、流量調(diào)理范圍： 25 100水幕 15% 100高密直集管RAL3.2 加速運動和溫度梯度的消除加速運動和溫度梯度的消除VtTtVtTt頭580尾520恒速加速RAL3.2 橫向均勻性邊部遮蓋及凸型橫向均勻性邊部遮蓋及凸型水量水量凸型水量分布凸型水量分布邊部遮蓋邊部遮蓋(3000以上的寬板效果以上的寬板效果明顯明顯)RAL構(gòu)成水量凸度由前饋和自順應(yīng)控制遮蓋寬度3.2 橫向均勻性邊部遮蓋及凸型橫向均勻性邊部遮蓋及凸型水量水量RAL3.3 CLC系統(tǒng)上下面流量控制系統(tǒng)上下面流量控制RAL3.3 上下面流量控制上下面流量控制下冷卻系統(tǒng)流量上冷卻系統(tǒng)流量流量比1:2.5流量比1:1.5最大流量最小流量

48、RAL3.3 冷卻強度和外表與芯部的冷卻不均勻性冷卻強度和外表與芯部的冷卻不均勻性芯部臨界冷卻溫度外表臨界冷卻溫度冷卻強度過高RAL3.3 冷卻強度和外表與芯部的冷卻不均勻性冷卻強度和外表與芯部的冷卻不均勻性芯部臨界冷卻溫度外表臨界冷卻溫度冷卻強度適宜芯部臨界冷卻溫度外表臨界冷卻溫度冷卻強度過低RAL方式方式放射放射冷卻才干差冷卻才干差管式層流管式層流冷卻才干較強冷卻才干較強水幕層流水幕層流冷卻才干強，構(gòu)造簡單冷卻才干強，構(gòu)造簡單氣霧式冷卻氣霧式冷卻冷卻范圍寬，構(gòu)造復(fù)雜冷卻范圍寬，構(gòu)造復(fù)雜放射放射氣霧氣霧水幕層流水幕層流管式層流管式層流3.4 控制冷卻安裝冷卻方式控制冷卻安裝冷卻方式RAL1.

49、鋼板鋼板2.上噴上噴3.下噴下噴 4.手動蝶閥手動蝶閥 5. 流量調(diào)理閥流量調(diào)理閥6.氣動薄膜閥氣動薄膜閥7.冷卻過濾器冷卻過濾器8.蓄水池蓄水池9.新水新水10.供水泵供水泵 11.高位水箱高位水箱12.回水管回水管1324679810121154543.4 控制冷卻安裝單水箱供水控制冷卻安裝單水箱供水系統(tǒng)系統(tǒng)RAL1324679810121154543.4 控制冷卻安裝雙水箱供水控制冷卻安裝雙水箱供水系統(tǒng)系統(tǒng)RAL系統(tǒng)布置簡圖系統(tǒng)布置簡圖高位水箱輸水管RALU形管噴頭的構(gòu)造形管噴頭的構(gòu)造3.4 控制冷卻安裝管式層流控制冷卻安裝管式層流 直管式層流噴頭的構(gòu)造直管式層流噴頭的構(gòu)造直管式層流冷卻

50、安裝的優(yōu)點：直管式層流冷卻安裝的優(yōu)點：1 容易制造；容易制造；2 不易堵塞；容易通堵不易堵塞；容易通堵RAL定位孔板定位孔板水水 枕枕層流管層流管層流管層流管進水管進水管阻尼孔阻尼孔溢流孔溢流孔正視圖正視圖橫截面視圖橫截面視圖高密度直集管原理圖高密度直集管原理圖RAL控制冷卻的數(shù)學(xué)模型控制冷卻的數(shù)學(xué)模型中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL4.1 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 根本方程根本方程 邊境條件邊境條件 熱傳導(dǎo)系數(shù)熱傳導(dǎo)系數(shù)4.2 自動控制自動控制 控制戰(zhàn)略控制戰(zhàn)略 控制方式控制方式 控制系統(tǒng)構(gòu)成控制系統(tǒng)構(gòu)成4 數(shù)學(xué)模型與自動控制數(shù)學(xué)模型與自動控制 RAL T-溫度

51、溫度 t-時間時間 q-內(nèi)熱源強度內(nèi)熱源強度 x，y，z-坐坐標標-導(dǎo)溫系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù) c/ k -密度密度 c-比熱比熱 k-導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)tT1qzTyTxT2222224.1 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)方程方程軋件內(nèi)部熱傳導(dǎo)軋件內(nèi)部熱傳導(dǎo)過程的控制方程過程的控制方程RAL 這里：這里：Tt，Tt-t分別為分別為t，t-t時辰的溫度場時辰的溫度場 KT溫度剛度矩陣溫度剛度矩陣 K3變溫矩陣變溫矩陣 p與內(nèi)熱源有關(guān)的常數(shù)項與內(nèi)熱源有關(guān)的常數(shù)項利用上式，可以由利用上式，可以由t-t時辰的溫度場求出時辰的溫度場求出t時辰的溫度場時辰的溫度場4.14.1數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型- -有限元求解公式有限

52、元求解公式 )133pTKTKtKtttTRAL1 對稱面對稱面假設(shè)幾何對稱面的兩側(cè)溫度分布也對稱，即在對稱面上沒有熱量交換，假設(shè)幾何對稱面的兩側(cè)溫度分布也對稱，即在對稱面上沒有熱量交換，故為絕熱邊境條件故為絕熱邊境條件 Q=04.14.1數(shù)學(xué)模型溫度場邊境條件數(shù)學(xué)模型溫度場邊境條件BAABRAL2 自在外表自在外表經(jīng)過輻射與對流與外界進展熱交換，放熱系數(shù)分別為經(jīng)過輻射與對流與外界進展熱交換，放熱系數(shù)分別為 hr， hc 輻射：輻射：hrA( T4- )4.14.1數(shù)學(xué)模型溫度場邊境條件數(shù)學(xué)模型溫度場邊境條件4T對流：對流：Qc= hc A ( T - T w ) hc與冷卻介質(zhì)、外表、溫度等

53、與冷卻介質(zhì)、外表、溫度等有關(guān)有關(guān)AABRAL4.14.1數(shù)學(xué)模型溫度場求解實例數(shù)學(xué)模型溫度場求解實例yT zyxABCDB1超薄單元板坯側(cè)表面板厚中心板寬中心軋輥表面接觸表面RAL4.14.1數(shù)學(xué)模型熱交換系數(shù)數(shù)學(xué)模型熱交換系數(shù)熱交換系數(shù)表征鋼材和周圍介質(zhì)的熱交換的強弱，依賴于外表溫度熱交換系數(shù)表征鋼材和周圍介質(zhì)的熱交換的強弱，依賴于外表溫度和水量，是確定冷卻規(guī)程的最重要的參數(shù)之一。熱交換系數(shù)劇烈的和水量，是確定冷卻規(guī)程的最重要的參數(shù)之一。熱交換系數(shù)劇烈的依賴于帶鋼外表的溫度和水量密度，同時與水溫、控冷安裝的構(gòu)造依賴于帶鋼外表的溫度和水量密度，同時與水溫、控冷安裝的構(gòu)造參數(shù)有親密的關(guān)系。參數(shù)有

54、親密的關(guān)系。對于水幕層流冷卻，在同樣的水流密度的情況下，其冷卻才干是管對于水幕層流冷卻，在同樣的水流密度的情況下，其冷卻才干是管式層流的式層流的1.32倍。倍。對于管式層流冷卻，熱交換系數(shù)可以表示為：對于管式層流冷卻，熱交換系數(shù)可以表示為：645. 0clwsu355. 05wppDTlog15. 150. 2TTw1072. 9hwRAL熱交換系數(shù)和鋼板外表溫度、水流速熱交換系數(shù)和鋼板外表溫度、水流速 率和水溫的關(guān)系率和水溫的關(guān)系4.14.1數(shù)學(xué)模型熱交換系數(shù)數(shù)學(xué)模型熱交換系數(shù)RAL空冷溫降模型側(cè)噴SIDESPRAY溫降模型層流水冷BANK LAMINOR溫降模型4.1 數(shù)學(xué)模型運用模型數(shù)學(xué)

55、模型運用模型RALairairbHFaBPCBAX2KKFDTRTIMEHFAXCTair3311000/31B軋件熱幅射系數(shù)； aair空冷回歸系數(shù)；bair空冷回歸系數(shù)；HF板厚，mm；STEFAN BOLTZMAN常數(shù)； Cp平均比熱 ，kJ/kgC； 比重，kg/m3；CTair空冷溫降量，C； TIME空冷時間；FDTR精軋出口溫度，C；K絕對溫度換算值。式中：空冷溫降模型空冷溫降模型RAL側(cè)噴溫降模型側(cè)噴溫降模型HFCVQKXLTpSDSS36001000式中： TS側(cè)噴溫降量，C； LSD側(cè)噴放射幅，m； KX側(cè)噴個數(shù)； QS側(cè)噴熱流密度，kJ/m2h。RAL層流水冷溫降模型層流

56、水冷溫降模型HFCVQXLTpbnk36001000 式中： Lbnk層流冷卻區(qū)長度，m； QX上下噴嘴總熱流密度QX=Q+Q，kJ/m2h；RAL3020)7371. 51 (fVENNaCTWffQ式中： Q層冷上半部分噴嘴的熱流密度，kJ/m2h； f0熱流密度系數(shù)，kJ/m2h ； f2上部噴嘴熱流密度修正系數(shù)； CTW水溫修正系數(shù)； a前面噴嘴噴水情況修正值； N上面部分的計算對象的組數(shù)集管； N0上面部分的實踐的組數(shù)集管； f3壓力修正系數(shù)1：通常壓力 ，0.5：1/2壓力。上部噴嘴熱流密度模型上部噴嘴熱流密度模型RAL020NNaCTWffQ式中： f2下部噴嘴的熱流密度修正系數(shù)

57、； a下面部分的前面噴嘴噴水情況修正值； N下面部分的計算對象的組數(shù)集管； N0下面部分的實踐組數(shù)集管；下部噴嘴熱流密度模型下部噴嘴熱流密度模型RAL)(08765VLLCCTFDTRCVCTCWCTCFDTRCWFCHFCCff4321010式中： f1根本熱流密度系數(shù).(學(xué)習(xí)系數(shù))； C0C8根本熱流密度修正系數(shù)； WF帶鋼寬度，mm； CT卷取溫度，C； V帶鋼速度，m/s； LL0 FDTCT之間的間隔，m；熱流密度系數(shù)模型熱流密度系數(shù)模型RAL比熱數(shù)學(xué)模型比熱數(shù)學(xué)模型CTFDTRRGCTRGFDTCp式中： Cp平均比熱，kJ/kgC； RGFDTFDT的含熱量，kJ/kgC； RG

58、CTCT的含熱量，kJ/kgC； 1) 1(1212 RGRTFDTRRTRTRGRGRGFDT RAL控制冷卻過程自動化控制冷卻過程自動化過程跟蹤過程跟蹤啟動冷卻過程估計算、再計算、后計算啟動冷卻過程估計算、再計算、后計算啟動側(cè)噴安裝啟動側(cè)噴安裝啟動端部吹掃安裝啟動端部吹掃安裝啟動輥道啟動輥道啟動相應(yīng)噴水集管啟動相應(yīng)噴水集管冷卻過程設(shè)定：冷卻過程設(shè)定：噴嘴流量設(shè)定噴嘴流量設(shè)定ON噴嘴數(shù)量設(shè)定噴嘴數(shù)量設(shè)定輥道速度設(shè)定輥道速度設(shè)定控冷寬度設(shè)定控冷寬度設(shè)定RAL自順應(yīng)輥道速度自順應(yīng)閥門流量自順應(yīng)數(shù)據(jù)存儲：PDI數(shù)據(jù)存儲模型參數(shù)存儲自順應(yīng)參數(shù)存儲層別數(shù)據(jù)存儲控制冷卻過程自動化控制冷卻過程自動化RAL

59、控制戰(zhàn)略前饋控制自順應(yīng)控制控制戰(zhàn)略前饋控制自順應(yīng)控制軋機出口的掃描式測溫儀軋機出口的掃描式測溫儀 1 和固定式測溫儀和固定式測溫儀 2 的檢測信號用于前的檢測信號用于前饋控制；饋控制；冷卻區(qū)出口的掃描式測溫儀冷卻區(qū)出口的掃描式測溫儀 3 和固定式測溫儀和固定式測溫儀 4 的檢測信號用于的檢測信號用于自順應(yīng)控制；自順應(yīng)控制；計算機1234前饋控制自順應(yīng)控制4.2 自動控制系統(tǒng)控制戰(zhàn)略自動控制系統(tǒng)控制戰(zhàn)略 RAL控制戰(zhàn)略控冷安裝分段控制控制戰(zhàn)略控冷安裝分段控制控冷安裝的物理分區(qū)：沿冷卻區(qū)全長分為控冷安裝的物理分區(qū)：沿冷卻區(qū)全長分為N個冷卻段，各段根據(jù)測溫個冷卻段，各段根據(jù)測溫儀測定的溫度分布信號和

60、跟蹤的信號進展單獨的控制，控制變量儀測定的溫度分布信號和跟蹤的信號進展單獨的控制，控制變量為冷卻水的水量。其主要作用是針對鋼板的頭部和尾部的低溫區(qū)為冷卻水的水量。其主要作用是針對鋼板的頭部和尾部的低溫區(qū)進展控制。進展控制。OFF區(qū)低ON區(qū)ON區(qū)4.2 自動控制系統(tǒng)控制戰(zhàn)略自動控制系統(tǒng)控制戰(zhàn)略 RAL4.2 自動控制系統(tǒng)控制戰(zhàn)略自動控制系統(tǒng)控制戰(zhàn)略 控制器控制器過程過程反響修正反響修正終冷溫度終冷溫度預(yù)測模型預(yù)測模型前饋前饋實測溫度實測溫度冷卻量冷卻量反響反響目的溫度目的溫度預(yù)測值預(yù)測值+-控制戰(zhàn)略反響控制控制戰(zhàn)略反響控制RAL水流量閉環(huán)控制框圖經(jīng)過控制開閉組數(shù)和單組噴頭流量來控制總流量FF+-