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1、第14卷第3期 钢铁研究学报Vol.14,No.32002年6月JOURNALOFIRONANDSTEELRESEARCHJun.2002中厚板淬火过程的横向冷却曲线121王峰丽, 李红芳, 李谋渭[1.北京科技大学机械学院,北京100083;2.太原钢铁(集团)有限公司尖山铁矿,山西太原030304]摘 要:针对中厚板淬火过程中均匀喷水时造成钢板变形的现象,提出了非均匀喷水的补偿方法。采用有限元分析方法,对钢板在多股集管冲击射流作用下的温度场分布进行了数值模拟,得到钢板横向冷却曲线,为无约束淬火机上集管的工艺设计提供了理论依据。关键词:无约束淬火机;冲击射流;
2、温度场;有限元分析;横向冷却曲线中图分类号:TG156.3文献标识码:A文章编号:100120963(2002)0320039204TransverseCoolingCurveinQuenchingMediumSteelPlate121WANGFeng2li,LIHong2fang,LIMou2wei[1.UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China;2.TaiyuanIronandSteel(Group)CoLtd,Taiyuan030304,China]Abstract:Inviewofth
3、ephenomenathatuniformspraycoolingbringsaboutunevendeformationwhenquenchingmediumsteelplates,thenon2uniformjetcompensationtechniquewaspresented.Byfiniteelementanalysismethod,thetemperaturefieldofmediumsteelplatesubjecttomultipleimpingingjetswasnumericallysimulatedandthetransversecoolingc
4、urvewasobtained,whichprovidestheoreticalbasisfortheprocessdesignofheaderpipesofanon2restraintquencher.Keywords:non2restraintquencher;impingingjet;temperaturefield;finiteelementanalysis;transversecoolingcurve 在中厚板轧后冷却过程中进行均匀冷却得到平直板形的技术,是控冷设备实用化的关键,许多工程[1,2]研究人员对此进行过研究。利用无约束淬火机上集管对钢板冷却时,
5、除了水从喷嘴直接喷出与热钢板发生对流换热外,还存在沉积在钢板上沿水平方向流动的冷却水的二次冷却。钢板表面沿宽度方向的水流量不同,两侧的水流量比中心大,因而沿宽度方向冷却不均匀。此问题可采用补偿的方法,减少板两侧的喷水量,增加中心的喷水量。图1为沿宽度方向以同样的水流密度喷水和非均匀喷水两种情况下的冷却示意图。图1 钢板上表面喷水量及其冷却效果 本研究采用有限元分析方法,对钢板在多股集Fig.1Differentsprayintensityandcorresponding管冲击射流作用下的温度场分布进行数值模拟,得coolingeffectonuppersurface
6、of到钢板横向冷却曲线,为无约束淬火机上集管的工mediumsteelplate作者简介:王峰丽(19712),女,博士生;收稿日期:2001211209;修订日期:2002202222—39—2002年 钢 铁 研 究 学 报 第14卷艺设计提供了理论依据。5TA2、A3面 -K·û#=0(绝热);5n1 钢板温度场有限元模拟的基本原理A4面 -K·5Tû#=Af(Tw-Tf)5n4 对多股集管冲击射流作用下的钢板进行热分(流水的冷却作用)析,可得到钢板内部的温度分布。Ansys热分析基于 在建
7、立温度场模型的过程中,确定对流换热系能量守衡定律的热平衡方程,用有限元法计算各节数是关键。对于多股冲击射流换热系数的研究,国外[4]点的温度,并导出其他热物理参数。钢板在多股冲击学者LeeDY等考虑在每一股射流所覆盖的名义射流作用下的冷却过程属于瞬态传热过程。在这个面积内,相邻集管冲击射流的相互作用可以忽略,从过程中,系统的温度、热流率、热边界条件及系统内而在单管射流换热特性计算公式的基础上得到多股能都随时间有明显变化。根据能量守衡定律,瞬间热集管射流的换热特性值。平衡可表示为:2 温度场模拟所用的边界条件5T[K]{T}+[C]={p}5t 钢板
