加速冷却系统(ACC)水流量模型的设计与计算

1、影响水流量模型的主要因素分析

一般而言，钢板温度分布的不均匀，极易导致钢板的不均匀冷却。板温的分布不均有如下诸多情况：

（1）钢板的头尾温度要比板身温度低，钢板的边部温度要低于中部；

（2）加热造成的温度分布不均和水印温度差；

（3）轧制过程中轧辊冷却水和除鳞水也可能造成钢板温度分布不均；

（4） 加热时上下供热不匹配和上下除鳞水不匹配，造成钢板上下表面温度的不对称。

对于板形而言，无论采用什么样的厚度和板形控制技术，所轧制产品总是要存在同板差和板凸度的。同板差的存在要引起板长方向和板厚方向的不均匀冷却；板凸度的存在要引起板宽方同和板厚方向的不均匀冷却。如果钢板存在着浪形和翘曲，那将会严重地破坏钢板的均匀冷却，因为钢板的不平必然会引起冷却水的分布不均匀。如果钢板表面存在氧化铁皮，由于其与钢的导热系数不同，将降低水的冷却效果；氧化铁皮的不均匀分布，会导致钢板不均匀冷却。一般来说，钢板边部存在有压应力，再加上冷却不均匀引起的热应力和组织应力，就会诱发钢板变形。

2、ACC水流量模型的建立

    本模型采用设置冷却控制点的方法来全线跟踪运输辊道上的需冷却的钢板的头尾。当钢板的头部从轧机出口出来，通过运输辊道运送到冷却系统箱体内的时间由钢板头部由一个参考位置点到达下一个参考位置点的速度来决定。对大多数的冷却钢板来讲这个时间是由速度模型控制的。

 

(1)  无冷却:钢板无需水冷

(2) ACC模式：快速冷却

(3) ACC&DQ模式：快速冷却和淬火

(4)摆动冷却：钢板在冷却箱体内的辊道上游动冷却

   

 

图1：水流量冷却模型

⑴水流量的计算

 首先要设置钢板冷却的水流量流动速率，这需要给出期望的冷却速度和最终温度来决定使用相适应的数学模型。要完成这些还需要考虑在这个水流动速率下的热量损失。这是个复杂的任务，根据试验室数据发现热钢板的上表面层水流冷却带来的热损失率由以下四个因素决定：     

钢板的表面温度、水流的流动速率、 冷却水的温度、 钢板上表面距冷却喷嘴的距离

⑵钢板表面温度热交换系统的变化

     钢板表面的热交换系数变化如表1所示。这是在固定的水流速率、冷却水温度以及喷嘴高度下的测量结果。这个结果表明热交换系数十分依赖钢板200℃时的表面温度，这时核沸腾需要增加水的搅拌流量。

这个数据对应关系作为模型的设置点的，存储在冷却系统汇总数据表中。

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