热轧带钢在常规层流冷却中温度不均匀性的有限元分析

采用MARC有限元软件,对不同宽度和厚度的普碳钢Q235和管线钢X70的热轧带钢在常规层流冷却中的温度场进行了计算和分析.结果表明:常规层流冷却加剧带钢在宽度和厚度方向的冷却不均匀性.冷却过程中12mm厚X70管线钢带钢的上、下表面温差达到30℃,会使带钢产生冷却翘曲.上集管的流量均匀分布设计和下集管固定流量设计是常规...     

带钢层流冷却过程数值模拟及卷取温度预测分析

结合宝钢2050热连轧层流冷却生产线,建立了带钢层流冷却过程传热数学模型,同时考虑相变潜热对带钢温度的贡献。采用实测的卷取温度,修正了带钢表面换热系数模型,模拟研究了冷却模式、速度、厚度等对卷取温度的影响。结果表明:卷取温度计算值与实测值的标准差小于14℃;相变潜热对卷取温度的贡献为28℃;冷却模式、速度、厚度是影响卷取温度的重要因素;该模型能够满足宝钢2050热连轧层流冷却卷取温度的预报精度,对实际生产具有较好的指导性作用。     

热轧中碳宽带钢冷却过程横向弯曲变化规律的数值模拟

 针对目前困扰热轧中碳高强度宽带钢生产的横向弯曲缺陷,使用有限元软件ABAQUS结合FORTRAN语言编写子程序,建立热轧带钢轧后冷却有限元模型。通过模型计算,分析带钢轧后冷却过程中上下表面的冷却不均以及带钢厚度对带钢横向弯曲的影响。研究结果表明,相同厚度情况下,带钢上下表面冷却不均程度越大,带钢横向弯曲程度越严重,上下表面相同冷却效率比的情况下,带钢越厚,带钢横向弯曲越严重。冷却过程中,受温度变化和相变的综合影响,带钢弯曲方向和大小会发生较大变化,且冷却过程中带钢弯曲量最大值远远大于冷却结束后横向弯曲量。     

DQ+ACC快冷工艺下X70M级管线钢板形质量提升及系统优化

钢板冷却过程中存在温度-相变二者耦合形成的内应力。通过建立温度场和相变耦合有限元模型,分析X70M级管线钢中厚板厚度方向上温度和相变分布规律。结果表明:在DQ+ACC冷却过程中,钢板宽度和厚度方向均存在温度分布不均现象,导致相变行为差异性。经过有限元计算分析得出,终冷温度为500℃,钢板边部和中部的温差为60℃,边部相变达到80%,中部相变达到40%,中部应力趋于0,边部存在很小的拉应力;终冷温度为550℃,边部相变达到40%,中部相变未开始,中部和边部均受压应力,最大值分别为-34 MPa和-170 MPa。通过采取DQ、ACC上部集管横向不均匀的水流量分布模式、优化DQ+ACC上下水比、降低终冷温度等措施,使X70M级管线钢中厚板在快冷工艺下的板形平直度得到明显改善。     

带钢层流冷却过程中冲击穿透深度的数值模拟

带钢在层流冷却过程中距表面较近的区域温度存在反复升降的现象,造成厚度方向上组织和性能的差异。结合酒钢CSP热轧带钢生产数据,建立一维热轧带钢有限元模型,计算层流冷却过程中带钢的温度场。提出了冷却过程中带钢冲击穿透深度的概念,并初步探究其影响因素。厚度为3和4mm的带钢计算得出的卷取温度比实测温度分别高3和8℃,相对误差分别为0.44%和1.16%,验证了模型和假设的合理性。结果表明,冷却过程中冲击穿透深度受带钢的导热系数、平流区的对流换热系数、带钢表面温度和喷嘴分布的影响;带钢上表面喷嘴分布较少,冲击穿透深度随对流换热系数的增大而增加,下表面喷嘴分布密集起主导作用,增加对流换热系数,冲击穿透深度几乎不受影响。     

层流冷却工艺在鞍钢1580 mm机组的应用

介绍了鞍钢1580 mm机组带钢轧后层流冷却控制系统工艺设备与数学模型在检测仪表、集管组及侧喷等方面的布置及改进优化。细化卷取目标温度、钢种及厚度层别,引入实际水温变量,优化冷却模式。实践表明,鞍钢自主研发的热轧带钢层流冷却控制系统具有较高的卷取温度控制精度,满足复杂的品种冷却工艺需求。     

热轧温度控制对Q235B钢力学性能的影响

以北台1780mm线Q235-B 为研究对象,结合现场实际温控数据,分别考察不同终轧温度、卷取温度、冷却模式下对带钢力学性能的影响,实验数据表明随着终轧温度升高(降低)带钢的屈服强度降低(升高),随着卷取温度的降低(升高)带钢屈服强度随着卷曲温度的升高(降低),对于厚度9.4mm规格带钢,层流冷却模式对带钢的性能没有影响。     

基于有限元和试验的热轧带钢残余应力减量化

 研究残余应力减量化技术可提高热轧带钢板形质量。有限元技术及相应的试验验证已广泛应用于工业生产,采用该方法对带钢层流冷却过程中的温度、相变及应力耦合进行求解,对于分析带钢轧后冷却不均、应力应变不均及翘曲具有重要意义。基于ABAQUS建立热轧带钢在密集冷却工艺条件下的有限元模型,实现温度、相变和应力三者的耦合计算,并进行温度测试、材料微观组织测试及应力测试等多个试验验证。计算结果表明,减小带钢进入层流冷却前的初始温差、采用边部遮挡技术对减少带钢残余应力均具有积极的意义。通过一个改善初始温差分布进而改善带钢残余应力的实例,验证了提出的方法和结论的正确性。     

热轧带钢层流冷却过程温度场研究

 建立了热轧带钢层流冷却过程中温度场的三维有限元模型,对3 mm厚带钢轧后冷却过程带钢温度场进行模拟计算,得出卷取温度比现场测量值低9.5 ℃,相对误差为1.42%,验证了模型和假设的合理性。研究了上喷嘴直径对带钢温度的影响,带钢上表面宽度方向上存在2种不同的冷却区域：位于喷嘴正下方层流冷却过程中交替经过冲击区和平流区的区域和位于两喷嘴之间层流冷却过程中只经过平流区的区域,这造成带钢宽度方向上温度分布不均匀。计算结果表明,喷水量保持不变的情况下,存在一个最佳喷嘴直径,使带钢宽度方向上温度分布更均匀。喷水速度保持不变,增加喷嘴的直径有利于带钢宽度上方温度均匀,但增加了喷水量,降低了带钢的卷取温度。     

厚规格热轧带钢高精度卷取温度控制模型

卷取温度是影响带钢组织性能的重要工艺参数.在生产实践中,如何提高厚规格带钢卷取温度的控制精度是一个难点.针对厚规格带钢在层流冷却过程中的工况特点,提出了温度场计算模型和对流换热系数模型的改进方法,并开发了一种全新的基于相似策略的自适应模型,以改善卷取温度前馈控制效果.经现场应用证明,本文提出的方案能有效提高厚规格带钢的卷取温度控制精度,其中厚度大于12 mm的带钢平均命中率可达到94.9%.      

镀锌机组带钢C翘缺陷综合治理技术的开发

 为了研究带钢热镀产品C翘板形缺陷导致其镀层不均匀性严重问题,优化热镀锌机组连退工艺过程,开发带钢C翘缺陷综合治理技术。首先考虑热镀锌连退过程的设备与其工艺特点,分析C翘板形发生机理,明火烧嘴状态、辐射管状态、风机状态、带钢重力、上游工艺段遗传板形等影响因素,使得带钢表面各处存温度差异性较大,致使带钢横向残留塑性变形在其厚度方向分布均匀,当其超过其临界失稳条件而发生C翘。然后,从系统学的观点出发建立兼顾C翘缺陷影响因素的连退炉系统函数,考虑到连退炉多变量耦合、复杂非线性特点,以工艺段为单位将连退过程划分子系统,以各工艺段板形翘曲最小为目标,基于带钢C翘预报模型分别建立加热段温度优化目标函数、均热段温度优化目标函数、冷却段冷却风机状态优化目标函数,并以各工艺段目标函数相叠加的形式建立系统函数。得出了连退过程各工艺段工艺参数综合优化方法,制定其工艺优化流程,并形成加热段温度优化设定技术、均热段温度优化设定技术、冷却段冷却风机状态优化设定技术等关键技术。最后,将该综合治理技术应用于国内型钢铁机组取得良好效果。结果表明,典型规格带钢在连退过程各工艺参数优化前后对比,其最大翘曲量由17.0 mm降至5.9 mm;该类型带钢的镀层厚度生产统计数据显示,带钢C翘板形改善后,带钢上下表面平均镀层厚度降至用户要求的范围内。     

2250 mm宽带热连轧层流冷却模型的参数优化

武钢2250 mm热连轧机组在生产X60管线钢等新钢种时,原有的层流冷却系统不能适应冷却要求,影响了卷取温度的控制,导致产品组织和性能不稳定。通过层流冷却系统控制模型的优化和冷却系统相关参数的调整,使卷取温度控制命中率由原来的60%提高到89.3%,保证了产品目标组织和性能。     

DR9镀锡板板形控制技术研究与应用

针对DR9镀锡板在二次冷轧和镀锡拉矫过程中存在的边浪及翘曲等板形问题,分别在二次冷轧、卷取、拉矫等3个镀锡板板形控制的关键工艺环节开展二次冷轧机的板形控制能力与辊形配置及辊端压靠现象、卷取过程带钢板形缺陷变化、镀锡拉矫机对带钢板形翘曲缺陷的调控性能等方面的分析研究。确定了该边浪及翘曲板形缺陷产生的原因与规律,提出了全流程DR9镀锡板板形控制策略与系列板形控制技术,并在首钢京唐镀锡板生产线投入生产应用,使二次冷轧后DR9镀锡基板的板形缺陷由原来20 IU的边浪改善为5 IU的中浪,边浪板形缺陷完全消除,镀锡拉矫后DR9镀锡板的板形缺陷也明显改善,带钢翘曲高度由35降至10 mm以内。     

超快冷工艺对X100管线钢14.8 mm热轧带卷力学性能的影响

试验研究终轧温度790~850℃,轧后用超快冷与层流冷却相结合,40~60℃/s冷令却至580℃,卷取温度380℃时X100管线钢(/%:0.05C,0.25Si,1.97Mn,0.008F,0.002S,0.26Cu,0.36Cr,0.38Ni,0.22Mo,0.03V,0.02Ti,0.09Nb,0.029Als)14.8 mm热轧带卷的组织和力学性能。结果表明,该钢带卷的晶粒度为13.5级,带状组织0~0.5级,组织为粒状贝氏体+马氏体,并含有0.2~0.8 μm马氏体/奥氏体岛,-20℃冲击功265~277 J,具有良好的综合力学性能,满足《天然气输送管道X100螺旋缝埋弧焊管用热轧板卷技术条件》标准要求。     

唐钢1700mm带钢生产线层流冷却系统的应用

介绍了带钢层流冷却的工作原理和导热机理,对唐钢1 700mm带钢生产线应用层流冷却系统控制带钢的卷取温度及其应用效果进行了分析。     

热轧辊冷却对冷轧无取向电工钢卷纵向磁性的影响及工艺优化

通过对35W300高牌号0.35 mm冷轧无取向电工钢卷(/%:0.002C、2.71Si、0.22Mn、0.015P、0.003S、0.0020N、0.55Als)头、中、尾组织、织构及对应的磁性能的试验研究,发现因热轧时12 MPa高压水连续冷却造成接触轧辊的钢卷头、中、尾在不同温度下轧制,卷取后钢卷头部处于卷心、温度略高而冷却速度略低于钢卷尾部,致使钢卷纵向组织、织构不同,成品卷头、尾各250 m内磁感逐渐增加,铁损逐渐降低,250 m外至钢卷中部磁性能稳定。通过将热轧辊的冷却方式改为周期冷却和卷取后的层流冷却改为钢卷70 m后开始冷却,至钢卷尾部70 m前停止冷却的方式使得钢卷纵向铁损差异明显减小,磁感差异略有改善。     

A parametric study of the accelerated cooling of steel strip

To gain insight into the effects of various parameters controlling the thermal behaviour of a quenched steel strip during the process of accelerated cooling by an array of planar water jets, a parametric study has been performed using a previously developed and validated mathematical model. The behaviour of the strip was characterized by its coiling temperature, top and bottom surface temperature variations and heat extraction in the jet impingement region, top surface heat extraction in the film boiling region, and top and bottom surface thermal penetration depths. Parametric variations included cooling system design conditions, such as the top and bottom nozzle widths, and operating conditions such as the top nozzle discharge velocity, the cooling water temperature, and the ratio of volumetric water flow rates applied at the top and bottom surfaces. The effects of steel strip parameters such as strip thickness and strip velocity were also considered.     

1780mm热连轧机带钢层流冷却自动控制系统开发及应用

层流冷却是控制带钢卷取温度的最重要手段。为了满足宁波钢铁有限公司1 780 mm热连轧机薄板生产线层流冷却工艺的控制要求,采用了由基础自动化控制系统和过程控制系统组成的两级计算机控制系统。介绍了层流冷却系统设备及自动控制系统结构。重点阐述了层流冷却基础自动化系统主要功能,包括层流冷却区域内带钢微跟踪、步序控制、卷取温度反馈控制以及速度前馈控制。运行结果表明,系统控制精度、响应速度均满足工艺要求。自系统投入运行以来,工作稳定,控制效果较好。