冷作模具钢(精选5篇)

  (1)高碳:碳的质量分数一般在1%左右,个别达2.0%,以保证高硬度和高耐磨性。

  (2)高合金:常用的合金元素有Cr、Mn、Mo、W、V等。Mn、Cr等能提高淬透性,碳化物形成元素能形成难溶碳化物,细化晶粒、提高耐磨性。

  冷作模具钢使用的钢材分为:碳素工具钢、低合金工具钢、高铬及中铬模具钢、基体钢、高速钢等。

  (1)碳素工具钢和低合金工具钢:碳素钢一般都会采用高级优质碳素工具钢,以改善模具的韧性。对耐磨性要求比较高、不受或受冲击较小的可选用T13A、T12A;对受较大冲击的模具则应选择T7A、T8A;而对耐磨性和韧性均有一定要求的模具(如冷镦模)可选择T10A。优点是加工性能好、成本低;缺点是淬透性低、耐磨性欠佳、淬火变形大、常规使用的寿命低。故一般只适合制造尺寸小、形状简单、精度低的轻负荷模具。

  (3)低合金工具钢常用的钢号有9Mn2V、9SiCr、CrWMn和滚动轴承钢GCrl5。优点是低合金工具钢具有较高的淬透性、较好的回火稳定性、较好的耐磨性和较小的淬火变形,综合力学性能较好。缺点是网状碳化物倾向较大,因韧性不足而可能会引起模具的崩刃或折断等早期失效。常用来制造尺寸较大、形状较复杂、精度较高的低中负荷模具。

  (4)高铬和中铬冷作模具钢:是一种专用的冷作模具钢,具有更高的淬透性、耐磨性和承载强度,且淬火变形小,大范围的使用在尺寸大、形状复杂、精度高的重载冷作模具。高铬模具钢Crl2型常用的有三个牌号:Crl2和Crl2MoV、Crl2Mo1V1。Crl2钢的ωC高达2.0%~2.3%,属莱氏体钢。它具有优良的淬透性和耐磨性,但韧性较差,多用于小动载条件又要求高耐磨或形状简单的拉伸模和冲裁模,在正确设计的情况下可以冲压厚度小于6mm的钢板。Crl2MoV和Crl2Mo1V1的ωC降至1.45%~1.70%和1.40%~1.60%。它们有相似的性能和较好的淬透性,在保持Crl2钢优点的基础上,其韧性得以改善,具有一定的热硬性,在用于对韧性不足而易于开裂、崩刃的模具上,已取代Crl2钢;若要求具有好的抗回火稳定性时,则宜选择钼和钒质量分数较高的Crl2Mo1V1钢。

  高碳高铬型钢是一种莱氏体钢,锻造与预备热处理方式与高速钢相似,退火后的硬度低于255HBW(见表1)。

  热处理工艺包括球化退火、淬火与低温回火。由于模具尺寸大、精度要求高,为增加淬透层深度,适当提高淬火温度,延长保温时间。加热温度一般提高10~30℃。采用缓慢升温或分级预热,以防变形。变形要求严格,厚度35mm的低合金模具钢,可采用碱液分级淬火。

  (1)一次硬化法:采用较低的温度淬火,再低温回火。Crl2MoV钢导热性差,淬火前通常进行两次预热。温度分别为:400~500℃和800~850℃,淬火温度为:1030~1050℃。Crl2钢只采用一次硬化法,淬火温度为950~980℃,回火温度为180~200℃,保温时间为2~3h。一次硬化处理使钢具有高的硬度和耐磨性,较小的热处理变形。大多数Crl2钢制冷作模具均使用此工艺。

  (2)二次硬化法:高温下淬火,再多次高温回火,使残余奥氏体转变为马氏体,达到二次硬化。Crl2MoV钢的淬火温度为1080~1120℃,回火温度为500~520℃,每次1h,回火次数为3~4次。这样能获得高硬度和高热硬性,但韧性降低,尺寸会涨大。

  (3)中铬模具钢是针对Crl2型高铬模具钢中碳化物多而粗大,且分布不均匀的缺点发展起来的钢种。典型的牌号有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MolV,其中Cr4W2MoV使用较多。此类钢的ωC进一步降至1.0%~1.25%,突出的优点是形成的碳化物细小且呈均匀分布状态,韧性显著改善,热处理变形小,综合力学性能较佳。可用于代替Crl2型钢制造易崩刃、开裂与折断的冷作模具,其寿命大幅度提高。

  (4)Cr6WV钢的淬火温度为960~980℃,热油淬火。由于这种钢的淬火开裂倾向比高碳高铬钢大,所以在热处理时应注意预热和热介质淬火,并及时回火。回火温度在160~200℃,保温时间为1.5~3h。

  对要求高耐磨性的模具(如某些冷挤压的冲头)也有采用高速钢来制造的,为提高它的韧性而研究发展了基体钢,基体钢晶碳化物数量少且细小均匀,韧性也相对提高了。近年来研制的基体钢是以W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2钢的基体成分为基础发展改性的。其中含镍基体钢6Cr4Mo3Ni2WV的强度和断裂韧度都较高,但其热加工时易产生内裂而报废,生产所带来的成本高。含钛基体钢中6W8Cr4VTi有较高的硬度、强度和高温性能以及回火稳定性,多用于冷冲切边模具等。而6Cr5Mo3W2VSiTi则相对有较好的强韧性,多用于承受冲击载荷较大的冷挤压冷冲压模具。6Cr4W3Mo2VNb和6W6Mo5Cr4V钢有较好的加工工艺性、高强度及较好的韧性,且耐磨性也好,一般多用于要求高强韧性的冷挤压模和冷冲模。基体钢具有更加优良的强韧性,不仅可用做冷作模具钢,也可用做热作模具钢。由于低碳高速钢(如6W6Mo5Cr4V等)碳质量分数或合金元素质量分数下降,碳化物数量减少且均匀性提高,使钢的强韧性显著改善,常用于高冲击载荷下要求耐磨损的模具(见表2)。

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  [2]王鹏驹.模具技术手册(轻工模具手册之一)[M].北京:机械工业出版社,1997.

  [3]廖念钊,古莹庵,李硕根.互换性与技术测量[M].北京:中国计量出版社,2000.

  冷作模具钢的工作条件和性能要求：冷作模具钢主要是指冷冲模、冷镦模、冷挤压模、拉深模、拉丝模等所用的钢。模具工作时温度不高，工作部分受到很大的压力、摩擦力、拉力、冲击力，尤其是模具刃口受到强力的摩擦和挤压。因此冷作模具钢较刃具钢需要更高的耐磨性，更高的强韧性，而且要求淬透性高，热处理变形应尽可能小。

  热作模具用钢的工作条件和性能要求：热作模具是指在高温下对金属进行热加工的模具，如锤锻模、热挤压模、压铸模和热冲裁模等。这类模具工作时会反复受热和冷却，大多工作时候的温度在200～700℃，同时还会在热态下受到摩擦冲击等作用，因此其主要性能要求是：① 良好的综合力学性能。这主要在于模具工作时要承受较大载荷，且会受冲击，对强韧性都有较高要求。② 高的热疲劳抗力和耐磨性。模具工作时循环冷却加热的应力及表面氧化等会引起材料的破坏失效，即热疲劳失效。③ 淬透性高。这是为了能够更好的保证模具整体较高的力学性能;同时还要求热作模具钢导热性好，减少热应力并避免型腔表面温度过高。

  塑料模具是用来制造塑料制品的模具。按塑料原材料性能和成型方法分为热塑性塑料模和热固性塑料模两种。热固性塑料模一般是在加热（160～250℃）、加压条件下进行工作的，承受摩擦、一定的冲击与腐蚀;热塑性塑料模工作时候的温度一般在150℃以下温度下持续受热，压力和摩擦较小。但有必要注意一下的是含有氯、氟的塑料在压制时常析出有害的气体，对模腔有较大的腐蚀作用。

  塑料模具工作条件对塑料模具钢的性能要求：模有充足强度和韧性;较高的硬度和耐磨性，模面要有一定的表面硬化层，硬度一般在38～55HRC;一定的耐热性和耐蚀性;良好的切削加工性，保证尺寸精度和表面粗糙度;良好的热处理工艺性能及表面处理工艺性，工艺简单，变形小等。

  近年来，随着模具工业的发展，我国自行开发了一些新型模具材料，同时在模具钢的生产技术、品种质量、工艺装备、科技开发及材料应用等方面都取得了较大的发展。

  为了适应压力加工新工艺、新设备对模具钢在强韧性和热稳定性方面更高的要求，我国研制了不少新型热作模具钢，主要有以下两类：

  近年来我国在引进国外塑料模具钢的同时，自行研制和开发了一批新型塑料模具专用钢。这类钢大致可分为六类：

  我国模具钢生产技术的发展十分迅速，模具钢产量已居世界前列，形成了自己的模具钢系列，建成了不少先进的生产的基本工艺装备。从20世纪70年代以来，国内陆续推广了炉外精炼，电渣重熔等工艺技术，一些特殊钢企业采用新工艺，新技术生产的某些模具钢，产品质量与国外钢的质量水平相当。但是总的看来，我国模具钢的生产技术和产品质量等与先进国家相比还存在着很大差距，很多制造大型、精密、长常规使用的寿命模具的钢材仍需从国外进口。因此，我国模具钢工业尚需不断开拓创新，扩大模具钢的品种规格！积极推广应用性能较好的通用型模具钢，并推广一些性能较好的新型模具钢，如CrSMo1V、Cr12Mo1V1等，结合模具工业的发展，形成我国新的模具钢系列，以满足高性能、长寿命的模具生产的需要，加速发展步伐，努力提高我国模具技术水平。

  Cr12模具钢是一种常见的合金工具钢，它的生产标准按照国标GB/T 1299-2000进行。Cr12钢的淬透性好，而且变形量较小，正是由于这些优点，所以在目前的冷作模具生产中Cr12钢被当作普遍的使用的材料。但是也有的工厂在使用Cr12钢的过程中会发生失效现象，比如出现脆断、崩刃等现象，而这时将其进行热处理加工后，发现性能得到极大改善，也减少了这些不良状况的发生。

  过去很多冷冲压模具制造成本高，性能较差，而且寿命较短，这一些因素都最终影响了最终的产品质量。这是由于Cr12模具钢中含有较多的残余碳化物，导致有些截面不平整、不均匀，再加上普通的淬火、回火等热处理过程不能很好的保证材料的韧性，所以最后导致了上述的脆断、崩刃等现象。在有的文献中采用过去盐浴炉加热或箱式炉加热进行热处理效果欠佳，若使用真空热处理保持无氧化、无脱碳等氛围，可以极大地改善力学性能、冲击强度和抗弯韧性。本文从淬火、回火等热处理的方面出发，研究其对Cr12模具钢韧性和寿命的改善。

  过去，很多模具在生产的全部过程中使用电火花加工工艺，或者在成型的过程中使用的打磨、切削等工艺，有时不能保证材料的表面硬度、耐磨性等。所以要选用淬透性高的模具钢材料，才能提高表面硬度和耐磨性，从而延长材料的常规使用的寿命。常见的冷冲压模具使用的钢材主要有两类：一类是碳素工具钢和低合金钢，例如T10A、9CrSi等。另一类是高合金钢，例如Cr12、Cr12MoV等。其中以T10A和Cr12两种钢的使用最为广泛。

  碳素工具钢模具一般都会采用碱浴分级淬火工艺，可以很好地提高表面的硬度，能达到HRC58～62，并且变形量小，变形过程容易控制。但是缺点在于淬透的表面深度只有约1～2mm，比较浅，不能够达到电火花加工对于刀刃高硬度的要求。由此降低了模具的耐磨性，常规使用的寿命也由此缩短。

  而对于Cr12钢，虽然其硬度和耐磨性较高，而且热处理过程不易变形等，但是由于钢本身含有较多残余的炭化物，韧性较差，容易断裂，不利于锻造加工。

  在金属或非金属材料的锻造工艺流程中，都要使用到冷作模具钢，它是冲压、拉伸、弯曲等加工工序中必不可少的材料。而这些工序对材料的强度、硬度、韧性和耐磨性的要求都较高，所以一般会用Cr12型钢作为通用型冷作模具，来保证设备的常规使用的寿命。Cr12钢在生产工艺流程中，主要是采用两种热处理工艺：第一，一次硬化法，包括低淬和低回两个过程；第二，二次硬化法，包括高淬+高回两个过程。两种工艺的具体实施方法如下：

  对于一次硬化法，一般将淬火温度设置为1020～1040度，再根据模具的不一样的要求调整不同的回火文图。对于硬度和耐磨性要求比较高的冷冲压模具，一般会用160～180℃度的低温回火，回火后硬度可以超过HRC60。而对于韧性要求比较高的冲压模具，一般将回火温度设置为250～270℃，回火后硬度约为HRC58～60。而有些对冲韧要求特别高的材料，则将回火温度提高到520℃，回火后硬度约为HRC55～57。

  对于二次硬度法，一般将淬火温度调整到1080～1120℃。Cr12模具钢在淬火后由于碳化物的偏析，造成了很多奥氏体残留在内部，影响了材料的硬度。而通过3～5次高温回火，可以将残余奥氏体转变成马氏体，由此得到二次硬化来提高模具的硬度。但这也有其缺点，就是材料的冲击韧性较差，在多次冲压过程中寿命减短，所以并不适合冷作模具。

  一次硬化法虽然提高了C12模具钢的硬度，但是由于采用的回火温度较低，残余应力得不到充分的消除，使得材料在后续的打磨、切削等工艺流程中降低了表面硬度，从而缩短了常规使用的寿命。未解决这一问题就要尽量采用1050℃的中温回火和500～520℃的高温回火，只有将这两种工艺结合，才能提高模具的强度和韧性。而高温回火过程正好消除了前面工艺流程中的残余应力，这样使得后续的电火花加工材料不易开裂，延长了使用寿命。

  由于Cr12钢的强度、耐磨性和淬透性较高，被大量运用于冷作模具中。该钢虽然具备比较好的热加工性。但是冲击韧性较差。由于Cr12钢中的碳化物分布比较均匀，可以很好地符合有些冷作模具对形状复杂、工作环境差等的要求。例如可以将其很好地运用于生产冷冲模冲头、切削工具等过程中。具体地，如在制造弯曲模具中要求形状复杂的凹凸模具，又要求硬度较高，Cr12钢则是一个很好的选择。

  热处理过程中，一般都会采用Cr12试验用钢，化学成分包括C、Si、Mn、Cr、P、S等元素，其中Cr的含量约为12%左右。通常用箱式电阻炉对实验用钢进行退火和回火等热处理过程，采用埋入式电盐浴炉对Cr12钢进行预热、淬火、加热等过程。最后对热处理后的Cr12模具钢进行金相组织的观察和力学性能的测试，来衡量材料的常规使用的寿命。

  第一，对Cr12钢使用普通退火和等温球化退火两种退火方式，测量其硬度值，比较其不同的金相组织。第二，对退火后的钢件进行960℃油淬处理，分别测量其冲击强度和韧性。第三，选择相同数量的拉丝模和冲压模分别进行上述不同的热处理过程，比较模具的使用寿命和失效现象。

  Cr12钢在经过压延后，金相观察发现在材料内部残存了很多带状或网状的碳化物。这导致了模具钢的韧性、磨削性、耐磨性和力学性能都有所降低。而经过不一样的温度的等温球化退火，大大改善了淬火过程中Cr12钢中碳化物的数量与分布，最终优化了材料的组织和力学性能的优化奠定了基础。而结合400℃的回火过程，更加提高了材料的常规使用的寿命，将Cr12钢拉丝模和冷冲模的常规使用的寿命提高了1～2倍。

  Cr12钢作为一种重要的冷作模具钢，大多是由于残留奥氏体数量较少，造成了模具的韧性不足，从而减短了常规使用的寿命。Cr12钢经真空热处理后，变形量小，表面上的质量得到一定的改善，硬度、冲击韧度、耐磨都会得到提高。特别是将等温球化退火工艺运用于生产实际中，更能显著提升模具的常规使用的寿命。

  [1]陈浩杰，蒋志武.Cr12钢模具调质和低温淬火处理[J].金属热处理，1992，8：39-41.

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  模具成形技术是现代首选的无切削加工工艺手段之一，在飞机、汽车、机电产品、家用电器、塑料制品、等行业应用广泛。世界各国均致力于开发新型模具材料、改进模具的热处理工艺、选用适当的表面处理技术、合理设计模具结构、加强对模具的维护等措施来提高模具的寿命。模具材料的种类是影响模具使用寿命的非常非常重要的因素之一。根据服役条件，传统的模具材料分为冷作模具材料、热作模具材料和塑料模具材料。

  （1）耐磨性。坯料加工时在模具型腔中发生塑性变形，沿型腔的表面发生流动和滑动，型腔表面剧烈地摩擦坯料，模具因而发生失效。因此耐磨性是模具材料最基本和最重要的性能。

  （2）疲劳断裂性能。在循环应力的长期作用下，模具易发生疲劳断裂。强度、韧性、硬度以及材料中夹杂物的含量是决定模具的疲劳断裂性能的主要因素。

  （3）强韧性。模具零件在工作时易发生突然脆断，因此就需要较高的强度和韧性。含碳量、晶粒度及组织状态是决定模具的韧性主要因素。

  （4）高温性能。模具在高温工况下硬度和强度会下降，易发生早期磨损或塑性变形而失效。所以，模具材料应具有较高的抗高温性能。

  （1）可锻性。模具材料锻造温度范围宽，应具有较低的热锻变形抗力，而且塑性较好，不会发生锻裂冷裂，不会析出网状碳化物。

  （3）退火工艺性。模具材料退火硬度低且波动范围小，而球化退火温度范围宽，球化率高。

  （5）氧化、脱碳敏感性。高温加热时要求抗氧化性能好、脱碳慢，对加热介质不敏感，不容易产生麻点。

  （8）淬火变形开裂倾向。对淬火温度及工件形状不敏感，常规淬火开裂敏感性低。

  最后，模具材料的选用还应满足经济性要求。在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。

  冷作模具材料应用量大、使用面广，其主要性能要求有强度、硬度、韧性和耐磨性。近年来碳素工具钢的使用愈来愈少，而高合合钢模具所占的比例为最高。国外通用型冷作模具钢的代表钢种有低合金模具钢O1（9CrWMn）、中合金模具钢A2（Cr5Mo1V）和高碳高铬模具钢D3（Cr12）、D2（Cr12Mo1V1）等。冷作模具钢以高碳合金钢为主，均属热处理强化型钢，使用硬度高于58HRC。9CrWMn为典型代表的低合金冷作模具钢，仅用于小批量生产中的简易型模具和承受冲击力较小的试制模具；Crl2型高碳合金钢是大多数模具的选用材料，这类钢的强度和耐磨性较高，韧性较低；在对模具综合力学性能要求更高的场合，常用的替代钢种是W6Mo5Cr4V2高速钢和基体钢。

  由于温度和冷却条件（有无冷却、如何冷却）这两个因素，热作模具的工作条件远比冷作模具复杂，因而热作模具用材的系列化，除少数外不如冷作模具用材系列完整。热作模具用材的选择，在力学性能方面要兼顾热强性（热耐磨性）和抗裂纹性能。但由于加工对象（热金属）本身强度不高，故对热作模具材料的屈服强度要求并不高，而工艺流程中采用的冲击加工方式及不可避免的局部急热急冷特性，对韧性提出了较高要求。

  塑料模具的加工对象、工作条件、制造方法、精度及耐久性等众多要求，决定了塑料模具用钢的范围很大，许多优质钢都有可用之处。

  （1）按服役条件选材。如果选用碳含量低的钢，一定要经过渗碳淬火处理。加工ABS、聚氯乙稀等塑件时，高温下塑料会产生腐蚀性的气体，抵抗腐蚀能力就是模具材料的最基础要求，如时效硬化不锈钢、马氏体不锈钢和18Ni马氏体时效钢等材料，当然也可以对普通材料加工后进行镀铬处理。加工石英粉或添加有玻璃纤维等硬质材料的塑件时，添加物由于硬度高而使塑料的流动性下降，从而磨损模具，这样的一种情况模具材料多选用能淬成高硬度的模具钢，如T10A、Crl2Mov等。

  （2）按加工方式选材。塑料模标准件多采用低碳钢或低碳低合金钢冷挤压成型。模具标准件表面需要一定的耐磨性，在冷挤压成形后需进行渗碳与淬、回火处理；铸造成型的塑料模，可选用铸造性能好的硅铝合金和锌基合金，它们熔点低，流动性好；用超塑性方法成型的塑料模具，最优选择共晶合金或共析合金或通过晶粒细化处理后能获得极细晶粒的合金；用切削加工或电加工成型的塑料模具，材料应具备良好切削性，电加工成型的还需拥有非常良好的导电性。

  （3）按制品的质量发展要求选材。加工透明塑件时，模具材料一定要具有较高的镜面加工性并能淬成高硬度，这样的一种情况可选用能淬成高硬度的超纯净钢。加工塑料磁体时，需要选用奥氏体无磁模具钢作为模具材料，以获得较好的磁性能。加工精度高的塑件时，模具材料应具备热膨胀系数小，热处理过程不易变形的性能，如18Ni马氏体时效钢等，但其价格较高。Crl2Mov钢在淬火后进行深冷处理也行。

  （4）按模具零部件选材。成型零部件表面直接与塑料接触，应根据塑料的种类、塑料制品性质和生产批量分别进行选材。塑料模中的结构件普通情况常选用碳素结构钢、合金结构钢或碳素工具钢。含碳量0.5%以上的碳钢或合金钢可制造高弹性极限和高疲劳强度的弹簧材料。

  2.1 更高质量、更高性能。日本大同特殊钢株式会社通过优化成分配比，采用电炉+炉外精炼和均质化热处理工艺，开发了一种DHA―WORLD压铸模具钢。它的韧性好（夏氏冲击值大于20J/cm2 ），合金成分配合最优化，减少了早期开裂，解决了压铸模的热龟裂问题，而且淬透性也得到提升。

  2.2 更高纯度。模具材料的纯净度是影响其综合性能的根本因素。奥地利“百禄”公司开发了第三代粉末冶金塑料模具钢M39OMICROCLEAN。该钢种烧结前粉末颗粒精细且纯度高，经高温、高压制作后形成均匀、无偏析和各向同性金相组织，使该钢种的耐磨性、韧性、抗疲劳性和抛光性能得到了很大的改善。

  2.3更低成本。金融危机后，先进模具钢生产企业均致力于开发超高的性价比的新型模具钢。表面损伤占了模具失效的80%的，表面处理技术这几年发展迅速。开发容易表面处理、改性的材料成了国外模具材料的热点。这也成为提高材料利用率和性价比的常用方法。

  2.4制模更快速。快速模具可以缩短新模具产品的开发时间，大大降低开发的费用。所以，快速成型及快速制造成为模具制造业的不断追求。快速模具的发展必将促进先进的技术和新材料的发展，三者相辅相成，相得益彰。

  我国企业开发模具新材料意识不强，进展缓慢，相对于国外先进企业在质量、性能、系列化方面存在相当的差距。因此，我国企业要加强模具钢品种规格多样化、精料化和制品化，积极拓展海外市场，全力发展精品钢材和特色钢材，提高开发模具新材料的意识，加强

  对新材料的品质的控制，积极发展快速模具材料。这样，才能缩小与国外先进企业的差距，继而赶超他们。

  [1] 韦玉屏， 模具材料及表面处理[M]北京. 机械工业出版社，2009年.

  [3] 郭俊卿，陈渍霞.塑料模具材料选用原则及应用[J].塑料工业，2007（s）. 233-234.

  [5] 全国质量专业方面技术人员职业资格考试办公室.质量专业理论与实务（中级）[M]北京.中国人事出版社，2010年.

  卷曲温度控制，本质上是热轧带钢生产终的轧后控制冷却，而轧后控制冷却影响产品质量的重要的因素是：冷却开始和终了的温度（冷却开始温度基本上就是终轧温度）、冷却速度及冷却的均匀程度。卷曲温度控制的目的，是通过层流冷却喷水段长度的动态调节，将不一样的情况的带钢从比较高的终轧温度迅速冷却到所要求的卷曲温度，使带钢获得良好的组织性能和力学性能。

  采用在工业过程控制领域内具有强大生命力的DCS控制管理系统，系统由操作员/工程师站、数据库、可编程控制器、通讯网络、现场设备组成。如图1所示。

  （一）数学模型。数学模型是整个控制管理系统的核心部分，带钢全长卷取温度以及冷却速率控制的精度在很大程度上依赖于过程的数学模型的精度。

  1.模型的构成。卷取温度控制的特点是在一个很大的空间范围内对处于变速运动中的带钢延长度方向逐点实施控制。为了取得满意的控制效果，采用动态修正预设定模型、头部自学习修正模型参数、全长监控改善控制质量的设计思想。

  （1）预设定模型。为了消除整个控冷系统动作滞后的影响，在F2咬钢时，根据层流冷却控制所需的边界条件（终轧温度、厚度、速度、卷取温度）的设定值信息，运用预设定模型，对各控制量进行预计算【1】。具体模型如下：

  式中：Vs―带钢设定速度；Vst―带钢（基准速度）；Tfs―设定终轧温度；Tfst ―标准终轧温度；Ts― 卷取目标温度；Tst― 卷取标准温度；Hs― 带钢设定厚度；Ttr― 由粗调段转移到精调段控制的温度；Pi= Aih+Bi 为标准条件下预设段数，它与带钢厚度有关；Plern―长期自学习值，与厚度有关；Ri = Cih+Di 带钢速度影响系数，也与带钢厚度有关；1 = 0.8 带钢在精轧出口侧气温变化对卷取气温变化的影响系数；Q ―每段冷却水所能带走的热量；2―由 冷却水温tW，标准水温tWS，轧件含碳量Si所决定的影响系数，即：2＝（1＋KiSi）〔1+KW（tW-tWS）〕。

  （2）动态补偿模型。由于板带进入层流冷却区时的实际温度、厚度、速度是实时变化的，为了消除这种板带自身边界条件与其设定值的偏差对卷取温度的影响，在带钢出末机架获得实测边界条件后，每隔一段时间（带钢走过两个集管之间间距所需的时间），对预设定模型进行一次修正【2】，相当于沿带钢长度方向分段控制。

  式中：Tfa―带钢实测终轧温度；Va―带钢实测终轧速度；Ha―带钢实测终轧厚度；

  （3）反馈控制模型。为了把带钢全长的温度都控制在要求的精度范围内，当带钢到达卷取测温仪，获得实测卷温后，根据其与设定值的偏差，反馈回一个控制信号，相应地调节卷取机侧冷却集管的开闭状态【3】。

  （4）自学习模型。为了使系统可以依据自身的经历而一直在优化，即使系统具有智能性，采取对带钢头部进行自学习的方法。即每轧一卷带钢时，先从自学习库中调出对应于此卷钢厚度的长期自学习值，作为预设定的一部分，在带钢头部到达卷取测温仪，并且反馈控制没有投入前，根据获得的实测数据，产生新的对应于此厚度带钢的短期自学习值，并进行可信性分析，之后再将其应运于此卷钢的轧制．在轧制结束后，把轧制此卷钢时所用的长期自学习值及经过可信度分析后的短期自学习值加和，在考虑遗传效应的基础上，来修正对应此厚度的带钢的长期自学习值。

  （二）人工智能控制算法。考虑到卷取温度控制管理系统的大滞后性，为了削弱反馈控制作用太强引起的卷取温度的振荡，反馈控制采用仿人智能PI控制算法，即采用大偏差时，为避免积分饱和，采用纯P调节，且比例系数取得相对较大，使其迅速趋进目标值；小偏差时，为实现无差控制，采用PI调节，且比例系数取得相对较小。

  本系统投入运行之后，经过一段时间的参数调整及自学习修正，对各种规格的带钢的卷取温度进行统计分析，结果显示温度控制精度都在98%，满足现场生产需求。