钢管超快冷过程数学模型的研究与开发.pdf

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1、第３６卷第２期哈尔滨工程大学学报Ｖｏｌ．３６№．２２０１５年２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｅｂ．２０１５钢管超快冷过程数学模型的研究与开发１１１２冯莹莹，骆宗安，王立鹏，回楠木（１．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１１０８１９；２．东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳１１０８１９）摘要：为了提高钢管超快冷过程的温度控制精度、冷却均匀性以及组织性能控制的精准度，分析了钢管超快冷过程的换热机理，确定射流冲击为钢管超快冷过程的主要换热方式。利用反传热法对钢管表面换热系数进行测定；利用导热方程，建立钢管超快冷过程

2、射流冲击换热数学模型，采用第三类边界条件和有限差分法求解该数学模型。应用此数据模型可以计算特定温度范围内的平均冷却速度和所用时间，也可以计算一定时间范围内的温降和平均冷却速度。经现场测试，由该数学模型计算得到的温降曲线与实际温降曲线基本相同，模型计算精度很高，具有可应用性和执行性。关键词：钢管；超快冷；射流冲击换热；数学模型doi：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６-７０４３．２０１３１００６５网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｏｉ／１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６-７０４３．２０１３１００６５．ｈｔｍｌ中图分类号：ＴＦ３１，ＴＧ

3、３３５．７１文献标志码：Ａ文章编号：１００６-７０４３（２０１５）０２-０２５２-０５Developmentofmathematicalmodelforultra-fastcoolingprocessofasetelpipe１１１２ＦＥＮＧＹｉｎｇｙｉｎｇ，ＬＵＯＺｏｎｇ′ａｎ，ＷＡＮＧＬｉｐｅｎｇ，ＨＵＩＮａｎｍｕ（１．ＴｈｅＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｏｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８１９，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａ

4、ｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８１９，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｃｏｏｌｉｎｇｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌａｃｃｕｒａｃｙｏｆｍｉ-ｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｕｒｉｎｇｕｌｔｒａ-ｆａｓｔｃｏｏｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｓｔｅｅｌｐｉｐｅ，ｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｃｏｏｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎｉ

5、ｎｇｔｈａｔｊｅｔｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔｗａｓｔｈｅｍａｉｎｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｗａｙｏｆｓｔｅｅｌｐｉｐｅｕｌｔｒａ-ｆａｓｔｃｏｏｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｐｉｐｅｓｕｒｆａｃｅｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｉｎｖｅｒｓｅｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｊｅｔｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｕｌｔｒａ-ｆａｓｔｃｏｏｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｂｕｉｌｔｕｓｉｎｇｈｅａｔｃｏｎ-ｄｕｃｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎ，ａｎｄｉｔｉｓｓｏｌ

6、ｖｅｄｂｙｔｈｅｔｈｉｒｄｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｆｉｎｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｍｅｔｈｏｄ．Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇｔｈｉｓｍａｔｈｅ-ｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｃｏｏｌｉｎｇｒａｔｅａｎｄｔｈｅｓｐｅｎｔｔｉｍｅｗｉｔｈｉｎａｓｐｅｃｉｆｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒａｎｇｅｃａｎｂｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ；ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｒｏｐａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｃｏｏｌｉｎｇｒａｔｅｗｉｔｈｉｎａｃｅｒｔａｉｎｔｉｍｅｃａｎａｌｓｏｂｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ａｆｔｅｒｆｉｅｌｄｔｅｓｔｓ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｒｏｐｃｕｒｖ

7、ｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｉｓｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓｂａｓｉｃａｌｌｙｔｈｅｓａｍｅａｓｔｈｅａｃｔｕａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｒｏｐｃｕｒｖｅ，ｖｅｒｉｆｙｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｈａｓｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙ，ａｎｄｉｔｓｐｒａｃｔｉｃａｌ．Keywords：ｓｔｅｅｌｐｉｐｅ；ｕｌｔｒａ-ｆａｓｔｃｏｏｌｉｎｇ；ｊｅｔｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ；ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ以超快冷为核心的新一代ＴＭＣＰ技术在热轧板关键因素。为了提高超快冷过程的