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《层流冷却方式对中厚板温度场影响的数值模拟.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第27卷第8期东北大学学报(自然科学版)Vol127,No.82006年8月JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience)Aug.2006文章编号:100523026(2006)0820887204层流冷却方式对中厚板温度场影响的数值模拟谭文,许云波,刘振宇,吴迪(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳110004)摘要:针对“首钢”中厚板轧后冷却设备的布置特点,在分析中厚板轧后冷却传热特点的基础上,利用有限差分法模拟了轧后不同层流冷却方式对中厚板
2、温度场分布的影响·模拟结果表明:中厚板内外温差随着冷却速度的增加而加大;同等冷却速度下,为了达到相同的终冷温度,不同的层流冷却方式对中厚板厚度方向的冷却速度和温度分布产生重要的影响·为了达到相同的冷却速度,且在不加大中厚板内外温差的情况下,使喷淋冷却水变稀并且间断开启集管的方式是中厚板冷却的最佳方式·关键词:层流冷却;数值模拟;冷却方式;中厚板;有限差分中图分类号:TG33515文献标识码:A控制冷却作为提高产品性能的一种手段被广[1～4]1层流冷却工艺及设备布置泛应用于中厚板及带材生产中,因此根据中厚板轧后
3、层流冷却特点来制定合理的冷却工艺制首钢中厚板厂层流冷却设备的布置简图如图度是获得高性能产品的关键所在·层流冷却中,对1所示·钢板经过最后一道次轧制后,开始穿过层于同一终冷温度,可以通过对集管的开闭、集管水流冷却区·该区有28个集管组,这些集管组上下量大小的调节和辊道运行速度的改变等不同的冷对应,分别位于热输出辊道的上方和下方,在每个却方式来达到,但不同的冷却方式对中厚板温度集管组后都装有侧喷装置·根据终轧板的温度和场的分布有着重要的影响·通过有限差分对中厚厚度,可通过调节层流冷却段的集管开闭数、每组板层流冷却
4、过程中的温度变化进行数值模拟,可集管的水量和辊道运行速度等来达到设定的终冷以得到不同板厚的最佳冷却方式,从而为冷却工温度·艺提供有效指导·图1中厚板层流冷却设备示意图Fig.1Laminarcoolingsystemforplaterolling冷却和空气冷却,空气冷却指中厚板在空气中向2传热分析环境散热的温降过程,以辐射传热为主;水冷指钢中厚板层流冷却段的传热过程主要包括喷水板和冷却水之间的传热过程·钢板的冷却过程可收稿日期:2005210209基金项目:国家自然科学基金资助项目(50474086;5033
5、4010;50504007)·作者简介:谭文(1979-),男,湖北利川人,东北大学博士研究生;吴迪(1952-),男,辽宁绥中人,东北大学教授,博士生导师·888东北大学学报(自然科学版)第27卷以视为无内热源的传热过程,冷却过程中相变放随钢板中心冷却速度的变化·热用钢板比热的变化处理·因此可以把热传导方程简写为29θλ9θ9θ=-2+2·(1)9tcpρ9x9y式中,cp代表钢的定压比热容,J/(kg·K);ρ为钢3的密度,kg/m;λ为导热系数,W/(m·K);θ为钢板温度,℃;t为时间,s·换热系数是
6、反映中厚板与介质之间热交换能力的重要参数·层流冷却段的换热系数包括空冷区换热系数和水冷区换热系数·在空冷过程中,由图2模型计算温度与实测温度的比较于对流引起的温降仅为辐射温降的0101,因此在Fig.2ComparisonoftemperaturecalculatedbyFEDwiththatmeasured空冷过程中可忽略热对流的影响,钢板边界的换热主要为辐射换热,根据Stefan2Bolzmann定[5]律,有44Ha=Hr=ε·σ·(θ-θa)/(θ-θa)·(2)水冷区换热系数可以参考文献[6,7]确
7、定:η·0.355(2.5-1.5lgθ)D0.645WwHw=··(θ-θw)PLPC(3)式中,θ代表钢板表面温度,℃;θa为介质(空气)图3板坯内外温差随冷却速度的变化(h=60mm)的温度,℃;θw为水温,℃;,Ha,Hw分别为空冷Fig.3Temperaturedifferencevs.cool2downrate2和水冷换热系数,W/(m·K);Hr为辐射换热系数,W/(m2·K);σ为史蒂芬-玻尔兹曼常数,W/从图3中可以看出,钢板内外温差随着板坯(m2·K4);ε为钢板热辐射率;η为一系数;P中
8、心冷却速度的加大而增大·L为轧线方向的喷嘴间距,m;PC为轧线垂直方向喷3.3冷却方式对厚板温度场的影响嘴间距,m;D为喷嘴直径,m;W为水流密度,根据现场情况,层流冷却的集管水量固定,前33m3/(min·m2)·10组为120m/h,其余的为90m/h,通过集管的由于中厚板的长度远大于宽度,而宽度又远开闭来组成不同的冷却方式·为了使30mm以上大于厚度,所以传热在厚度方向最快,在长度方向厚钢板的
