热轧带钢轧后冷却过程卷取温度的高精度控制,以及更好地满足带钢产品组织和力学性能要求是带钢轧后冷却过程温度控制的重要研究内容。本文依托湖南华菱涟源钢铁有限公司产品质量提升技改工程轧钢项目2250热轧带钢生产线轧后冷却系统工程,针对该热轧生产线超快速冷却条件下的低温卷取温度控制进行了深入研究,同时为了改善和解决带钢卷取后因散热不均而导致的带钢长度方向力学性能不均等问题,研究和开发出U型冷却控制策略,并将上述研究内容及成果用于生产实践,取得良好的使用效果。本文主要研究内容及成果如下：(1)为分析热轧带钢超快冷条件下低温卷取过程的温度分布,建立了带钢超快冷条件下的热传导控制方程。在此基础上,根据现场实测数据,利用无条件收敛的完全隐式有限差分格式离散,反算出超快速冷却过程水冷等效平均换热系数为8000W/(m2·K)左右。基于该换热系数值,分析了不同厚度带钢在超快速冷却过程中厚度方向温度分布。分析表明,对于超快冷出口温度(UFCT),12mm厚度带钢超快速冷却后,带钢表面与心部温差最大约为35℃,随着厚度规格提高,带钢返红过程时间延长,且心部与表面温差进一步扩大。(2)系统分析超快速冷却条件下低温卷取过程中带钢后续层流冷却过程的温度场,温度场分析结果表明：带钢水冷过程中表面与心部的瞬时温差偏大,最大可达35℃左右,后续空冷段可通过带钢返红有效减小温度偏差。对于同一厚度规格的带钢,在层流冷却主冷段冷却过程中,可逐渐缩小带钢因超快速冷却引起的心部与表面温度偏差。通过空冷返红,对于厚度小于等于12mm带钢卷取温度(CT),带钢心部与表面温差可缩小至10℃左右及以下。(3)针对低温卷取温度控制难点,在同时满足带钢力学性能要求的基础上,为减小瞬时温差对带钢卷取温度控制精度和力学性能的影响,通过减少开启精冷组数,依托前部主冷段集管开启和后续的空冷段,预留带钢返红时间,实现卷取温度测量值的准确测量。同时,对于带钢热头过后容易出现低温区等问题,对带钢头部冷却采用了分段式处理,通过控制带钢头部不同位置的CT目标值,保证了带钢热头的温度及长度。实际生产数据表明,卷取温度在500℃以下不同品种及厚度的带钢,温度偏差设定在±40℃内时,其命中率能够达到80%以上,能够较好地满足现场需要。(4)针对热轧带钢卷取后因散热不均而造成的带钢长度方向性能波动、差异过大等问题,研究和开发出U型冷却控制策略,可以实现不同钢种、不同厚度带钢灵活设定U型冷却参数。据现场试验数据得知,带钢U型冷却段长度控制准确,温度控制偏差在±18℃内,能够满足实际生产需要。同时,对卷取后的带钢散热过程及U型冷却策略下的带钢温度场进行了模拟分析,为带钢实际生产过程中U型冷却参数的设定提供参考。(5)将上述研究成果应用于现场实际生产,取得良好效果。生产实践表明,在低合金结构钢及高等级管线钢X70生产过程中,基于超快速冷却的低温卷取温度控制,带钢温度控制精度优于其他轧后冷却系统模型,产品组织与力学性能稳定,满足了企业实际生产需求。