钢板冷却过程分析与控制策略

钢板冷却工艺是影响钢板质量的重要因素。对钢板在某一风冷环境中的冷却过程进行研究,采用ANSYS软件建模,并对钢板的冷却过程进行模拟。分析钢板冷却过程的温度分布规律。远离钢板芯部温降较快,角部温降最剧烈,给出了采用活动挡板遮蔽形式的钢板沿宽度方向的均匀冷却控制策略。     

钢板超快速冷却条件下换热实验研究

采用汽雾射流冷却方式,在射流角为0°~60°时,研究了10 mm厚不锈钢板轧后超快速冷却过程中表面射流流动结构、换热区分布和钢板温降规律,分析了倾斜射流对钢板表面热流密度和冷速的影响.结果表明:射流角通过改变钢板表面滞止区和横向流区面积、水流密度、介质流动形态和流动速度,影响钢板表面换热形式和热流密度分布,进而影响超快速冷却冷速;射流角为30°时钢板平均冷速和临界热流密度均达到最大值,分别为146.5℃/s和2.75 MW/m~2.     

中厚板控冷过程的温度-应力耦合计算与翘曲分析

以集管冷却时钢板表面的对流换热边界条件为基础,利用ANSYS软件,采用间接热力耦合法对三种冷却模式下钢板冷却过程的温度场和应力/应变场进行数值模拟,分别对模拟得到的横断面上的温度时间历程曲线和应力应变曲线进行比较,在此基础上进行了三种冷却模式下钢板翘曲变形的分析.分析结果表明,交替冷却方式有助于减小钢板厚度方向的温度梯度,温度梯度对钢板的翘曲变形影响不大,上下表面的冷却均匀性是钢板翘曲的主要原因.此分析结果为中厚板控冷获得平直板形提供了理论基础.     

特厚钢板射流淬火过程厚向冷速实验研究

利用特厚钢板射流淬火试验装置,研究了15~35℃水温、1.0~3.0 m/min辊速对特厚钢板厚向冷速的影响,分析钢板在不同温降区间内的厚向温降、温度梯度和冷速影响因素.利用导热微分方程,采用反传热法计算钢板淬火温度场和冷速.结果表明:采用射流冲击淬火方式时,160 mm钢板心部冷速大于1.2℃/s;水温和辊速除影响钢板表面平均传热系数和换热形式外,还通过改变厚向温度梯度分布影响厚向冷速;水温或辊速升高,钢板厚向冷速降低,降低幅度与冷却强度、淬火时间以及钢板内部导热特性有关.     

中厚板辊式淬火机淬火过程的温度场分析

通过建立中厚板辊式淬火机淬火过程的热传导控制方程,分析了热交换系数、淬火方式对中厚钢板淬火过程中温度场的影响.分析表明,淬火过程中,一定厚度的钢板,换热系数在一定范围内增大时,对流换热边界条件对钢板表面及内部温度变化影响效果显著;中厚板辊式淬火机淬火过程的特点在于,钢板首先通过冷却强度很大的高压淬火区冷却,使板材内部保持很大的温度梯度,从而保证板材获得较大的冷却速度;在较低冷却强度的低压淬火区完成淬火过程,板材内部温度梯度减小,可降低板材内部热应力.     

大断面轴承钢轧后控冷工艺的数值模拟分析

大断面轴承钢棒材轧制后,冷却速度过小心部易出现网状碳化物;冷却速度过大棒材表面容易形成马氏体,导致表面出现裂纹。为了分析轴承钢内部温度场变化规律,获得制定合理冷却工艺的依据,利用ANSYS有限元模拟软件对直径80mm GCr15轴承钢棒材轧后冷却过程温度场进行仿真,结果表明:80mmGCr15轴承钢棒材表面最低温度是379℃,经历80s后心部温度降到650℃,心部最大平均温降速度为3.13℃/s。最佳冷却工艺为:水冷3s+空冷5s+水冷3s+空冷8s+水冷5s+空冷10s+水冷5s+空冷。     

水流量对热轧钢板层流冷却过程对流换热系数的影响

提高带钢层流冷却控制模型的精度,关键是建立精确的对流换热系数与冷却工艺之间的关系.采用有限差分法和反向热传导法,获得了实验条件下钢板表面的对流换热系数及表面温度.研究了不同水流量(0.9～2.1 m3.h-1)对换热系数与表面温度变化规律的影响.在层流冷却过程中,对流换热系数与表面温度呈非线性关系;在距离驻点70 mm内,水流量对换热系数随表面温度变化规律没影响;远离驻点70 mm外,对流换热系数比随远离冲击区驻点距离的增加而减小.采用所确定的换热系数计算得到的温降曲线与实测曲线吻合较好.     

厚规格钢板在ACO中极限冷却速度研究

通过数值模拟方法对钢板冷却过程温度变化进行研究,分析冷却速度随换热系数的变化规律.结果表明,随着表面换热系数增大,冷却速度呈S形,逐渐达到一稳定值.随着换热系数的增大,当冷却结束时,钢板表面温度接近于冷却水温度,冷却速度达到极限值.极限冷却速度远大于加速冷却和超快速冷却的冷却速度.极限冷却速度随钢板厚度的增大、开冷温度...     

中厚板控制冷却数学模型

介绍了中厚板控制冷却过程中所用的数学模型,包括差分模型、空冷和水冷换热系数模型、比热和热传导率模型,并采用有限差分法模拟计算了钢板在冷却过程中厚度、宽度方向上的温度场分布,以及间歇冷却对控制冷却的影响·从模拟结果可以看出,返红时间、厚度上温度梯度随钢板厚度增加而增加;间歇冷却时钢板内部温度呈均匀下降,表面不断冷却与返红过程·在线应用证明该套数学模型计算精度较高,可以满足现场实际生产的要求·     

-150℃逆布雷顿空气制冷机动态温降特性研究

为了研究空气制冷机的动态温降特性,对采用工作轮直径为24 mm的小型透平膨胀机和板翅式换热器的逆布雷顿循环空气制冷机实验台进行了改进.采用高真空绝热冷箱对制冷机进行绝热,可使绝对压力低于10-3 Pa,得到的设计制冷温度为-150℃.对不同进口参数和采用不同直径风机轮的制冷机工况进行了实验研究,获得了透平膨胀机的实际温降曲线；以实验系统为基础建立了数学模型,得到了相应的理论温降曲线.研究结果表明:风机轮尺寸对空气制冷机动态温降过程的影响较大,实验的最低温度低于-150℃；所建理论模型能够较好地预测实际系统温降的过程.     

中厚板轧后冷却的过程控制

中厚板终轧后只能靠前馈模型控制钢板的冷却过程,普通的温度模型计算存在较大误差,针对这一问题,推导了中厚板控制冷却过程的差分模型·结合首钢中板厂控制冷却系统的改造,通过采用两次修正计算和自学习修正计算,从系统上保证了温度控制的精度·提出了热交换系数的计算方法·针对中厚板控制冷却特点,给出了层流冷却过程控制模型的自学习算法·通过采用自学习算法,进一步提高了模型的控制精度·控制冷却系统在首钢顺利投产,系统终冷温度控制合格率在96 5%以上·     

中厚板热轧过程中的温度场模拟

针对中厚板轧制过程中温度场不易精确确定,普通温度计算模型计算误差较大或计算较为繁琐的问题,以传热学基本理论为基础,建立了热平衡方程,采用完全隐式差分法对首钢中厚板轧制及冷却过程中的板坯中心温度和表面温度变化进行了模拟.可以得到以下结论:①在轧制过程中,中厚板上表面温度急剧下降,道次间歇期间又有回升的趋势;在层冷过程中,板坯上表面温度迅速下降;②计算的板坯表面温度与实测的表面温度吻合较好,表明该模型可以用来模拟中厚板轧制过程中的温度变化.     

外冷在铝材铸轧过程中的作用机理

外冷技术是实现铝材超薄快速铸轧的关键技术之一,它通过在铸轧过程中对铝板和辊套外表面进行强制冷却以达到提高系统的传热能力,增加铸轧速度,提高铝材质量的目的．作者在研究了铸轧过程传热模型和辊-板系统温度场特点的基础上,分析了外冷板面和辊面对辊套和铝板的温度场及铸轧速度的影响规律．研究结果表明随着铸轧速度的提高,外冷板面对提高铸轧速度的影响逐步减少,而外冷辊面对提高铸轧速度的影响逐步增强．造成这一现象的原因在于外冷板面和外冷辊面对提高铸轧速度的作用机理不同,因此,应将辊面外冷作为外冷技术的发展方向,通过采用高效外冷介质,合理设置外冷区间来满足超薄快速铸轧对外冷技术的要求．本研究对确定铝材铸轧过程中的外冷技术方案,具有重要的意义．     

异常炉况高炉冷却板及炉衬非稳态温度场

以鞍钢新一号3200m3高炉冷却设备采用的冷却板为研究对象,探讨了异常炉况给冷却板寿命带来的危害,建立了异常炉况高炉冷却板及炉衬三维非稳态温度场数学模型,计算了当渣皮脱落、炉内煤气流温度突然升高、边缘气流发展时冷却板的温度变化,以及冷却水流速和渣层厚度对冷却板最高温度及热量损失的影响.     

空气-空气热交换器去湿冷却工况的计算

在间接蒸发冷却技术中,空气-空气热交换器是一个重要设备。二次空气通过直接蒸发冷却后降低了温度,然后通过热交换器去冷却一次空气。当二次空气的入口温度低于一次空气的露点温度时,一次空气的冷却有可能是一去湿过程。通常制造厂仅提供干冷却时的换热效率,这使得难以计算去湿冷却工况。为了克服这一困难,本文提出一个新的方法,利用此法,即使只有干冷却效率也能计算在去湿冷却条件下一次空气和二次空气的参数。此法限用于逆流情况下的板式热交换器。文中还提供了计算实例以作进一步的阐明。     

模拟层流冷却方式对厚板微观组织和性能的影响

为了研究层流冷却方式对中厚板组织和性能的影响,用耦合有限差分和微观组织演变模型模拟计算了中厚板层流冷却过程中的温度和组织变化,预测出了不同冷却方式下的铁素体晶粒尺寸和相组成.在此基础上,利用组织-性能关系模型对产品的屈服强度、抗拉强度进行了预报,并进行了实验验证.模拟结果和轧制实验表明,对于低碳中厚板,层流冷却方式对最终相组成的影响较小,而对产品的铁素体晶粒尺寸有较大的影响.两段冷却方式能获得较好的组织和力学性能.