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。     

基于Ansys有限元的带钢层流冷却工艺的确定

采用Ansys对不同厚度带钢的层流冷却过程进行瞬态有限元模拟。得到了不同时刻带钢的温度变化和带钢宽度方向的位移变化;分析了在不同冷却工艺下带钢的温度场和应力分布;以某钢厂的层流冷却设备参数为例,来探讨不同厚度带钢的层流冷却工艺,为现场生产提供参考依据。     

热轧带钢的冷却参数与翘曲关系

针对卷取温度为500℃的12 mm厚X70管线钢热轧带钢,利用MARC有限元软件建立层流冷却过程中的热-力-相变耦合的数学模型,计算两种下上冷却水比时层流冷却过程中温度场、应力、应变、相变体积分数和翘曲度随时间的变化.结果表明:1.25水比的冷却过程中,厚度方向上各面的冷却速度不一致,导致水冷前期带钢上下表面应变不同,带钢会产生向上的翘曲,冷却过程中边部最大的翘曲量达到21.84 mm;水冷后期带钢板形会逐渐恢复平直,但由于水冷过程中发生塑性变形,终冷时厚度方向上贝氏体含量的差异,卷取时带钢边部依然有-9 mm的翘曲量.上下表面的不均匀冷却是引起翘曲的根本原因.在保证X70管线钢性能条件下,采用1.58的下上水比工艺,卷取时边部翘曲量仅为-0.58 mm,合适的下上水比能大幅度减小层流冷却过程中带钢的横向翘曲.      

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...     

层流冷却过程中带钢温度场数值模拟

分析了带钢层流冷却过程中的传热，并利用有限元法对层流冷却过程中带钢温度场进行了模拟计算。结果表明：随着轧件厚度的减薄，在带钢厚度方向上的温差逐渐减小；冷却速度不同时，带钢表面温度和中心温度的变化趋势以及波动幅度相应发生变化。在进行模型计算时，应合理考虑带钢厚度及内部热传导的影响。这对提高数学模型的精度，控制卷取温度，提高产品质量以及指导生产具有重要意义。     

热轧带钢层流冷却系统的设计

本钢１７００ｍｍ热轧带钢层流冷却系统采用的是带钢管层流冷却和高压喷嘴冷却相结合的方式。介绍了此系统的设计过程及总用水量和上喷、下喷和侧喷水量的计算。     

层流冷却边部遮挡装置对带钢宽度方向上温度均匀性优化的试验研究

由于传统的层流冷却存在的缺陷,导致带钢宽度方向上存在性能不均匀等诸多问题;本文对边部遮挡技术进行了研究,证实边部遮挡技术对冷却过程中带钢宽度方向表面温度均匀化的有效性。     

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。     

CSP流程薄规格热轧带钢氧化铁皮控制技术

为了研究主要工艺参数对热轧带钢表面氧化铁皮的影响,基于CSP生产线开展了工业试验。试验结果表明,带钢的厚度规格对氧化铁皮厚度有重要影响,并且由于供氧的差异,带钢宽度方向氧化铁皮厚度的分布不均匀;通过调整终轧温度和层流冷却方式,可以减小氧化铁皮厚度,但效果并不明显;降低卷取温度,有利于促进Fe O共析反应的发生,提高α-Fe+Fe_3O_4的体积分数,室温下氧化铁皮的附着力也得到一定程度的改善;带钢宽度方向上氧化铁皮结构存在区别,中部Fe O的共析反应更为充分。     

热轧带钢层流冷却温度控制模型的应用分析

 工业大学金属材料与加工重点实验室, 安徽 马鞍山 243002) 摘要：在带钢热轧后的冷却过程中，热轧带钢卷取温度的数学模型是至关重要的。介绍了某热轧带钢厂的卷取温度控制数学模型，针对传统的热轧带钢层流冷却卷曲温度控制中数学模型的固有缺陷，分别采用了差分方程和有限元数值模拟的方法，建立带钢厚度方向上的温度场。对测得的数据进行了分析，结果表明：在考虑带钢与介质的热交换的同时再考虑带钢内部的热传导大大提高模型的预报精度，为定量地描述计算值与实测值之间的偏差提供了依据。     

Application of Cooling Water in Controlled Runout Table Cooling on Hot Strip Mill

The controlled runout table cooling is essential in determining the final mechanical properties and flatness of steel strip. The heat of a hot steel strip is mainly extracted by cooling water during runout. In order to study the heat transfer by water jet impingement boiling during runout, a pilot facility was constructed at the University of British Columbia. On this pilotfacility, the water jet impingement tests were carried out under various cooling conditions to investigate the effect of processing parameters, such as cooling water temperature, water jet impingement velocity, initial strip temperature, water flow rate, water nozzle diameter and array of water nozzles, on the heat transfer of heated strip. The results obtained contribute to the optimization of cooling water during runout.     

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.     

热轧带钢卷取温度控制精度改善措施

针对某热轧带钢厂生产的特殊钢种卷取温度控制精度较低,从工艺角度出发对精轧层流冷却上下喷水柱高度、阀响应时间、侧喷安装角度、鹅卵管堵塞问题进行大量改进,同时对层流冷却模型进行优化。带钢卷取温度控制精度由60%提高到85%,大大改善了产品性能和尾部断带问题。     

Modelling the Temperature Distribution along the Length of Strip during Hot Rolling Process

Hot strip rolling process includes four main stages, which are reheating process, roughing and finishing process, laminar‐cooling process, and coiling process respectively. Temperature is the most sensitive parameter and has direct effect on the microstructural evolution and further the mechanical properties, and the accurate control of temperature guarantees the quality of products and homogeneity of properties along the strip length. However, for the conventional hot strip rolling process, thermal history along the strip length is very complex, the related temperature variation concerns air cooling, water cooling, heat transmission by roll contact, heat generation by deformation and friction. Based on the actual hot strip mill, the thermal models are established in this paper to simulate the temperature distribution along the whole strip length from the reheating furnace exit to the down coiler. Different interface heat transmission coefficients are selected for the scale breaking and spray water‐cooling process, and a self‐learning algorithm is thus employed to improve the calculation accuracy. This model is characterized as simple and fast, and convenient for on‐line/off‐line prediction of temperature. Finally the simulated results are verified by the on‐line temperature detection at typical points such as roughing exit (RT2), finishing exit (FT7) and coiling position (CT).     

板坯连铸机二次冷却均匀性的分析与优化

针对某厂连铸板坯裂纹频繁出现的问题,结合连铸机的喷嘴布置特点,在测试分析铸机喷嘴的喷淋冷却特性的基础上,以Q235G钢为对象,考虑板坯宽度方向二冷水流密度分布状态,采用数值仿真方法模拟计算了200 mm×1350 mm连铸坯的凝固壳生长形貌及铸坯表面内弧温度分布。研究表明:板坯铸机二冷前期足辊段与零段原喷嘴布置及水流密度分布不合理,提出了调整喷嘴靶距改善板坯宽度方向冷却强度分布均匀性的解决方案,实现了凝固坯壳的均匀生长和温度的均匀分布,有效减少了铸坯裂纹。     

热轧带钢层流冷却自动控制系统开发与应用

结合现场情况介绍了热轧带钢层流冷却自动控制系统的设备及硬件配置,并从过程自动化和基础自动化两个方面介绍了该系统的功能和数学模型,其中数学模型主要包括空冷模型、水冷模型、自学习模型和前馈控制模型以及反馈控制模型。现场实际应用表明,带钢全长的95.93%的卷取温度可控制在目标值的±15 ℃之内。     

热连轧层流冷却系统的控制模型及控制策略

主要介绍了热轧带钢层冷系统中的控制模型及控制策略，包括液位控制、目标卷取温度的前馈控制和带有Smith预估器反馈控制等。其中通过液位控制可以得到稳定的液位，这对保持集管流量的稳定和上位机预设定的精度都是非常重要的。卷取温度的前馈控制和反馈控制对卷取温度控制精度的提高是必不可少的手段。这些控制模型和控制策略已经在工厂中得到应用，并且取得了很好的控制效果，说明这些控制模型和控制策略可以广泛应用于热连轧厂的冷却系统中。     

基于面向对象技术的热轧卷取温度模型开发

以面向对象的视角审视热轧带钢轧后冷却过程涉及的轧件、辊道、集管、冷却介质与仪表5要素,对轧件在辊道的传热过程、冷却水量和温度的控制过程进行分析、分解并抽象成类。利用面向对象的方法对卷取温度控制(coiling trmperature control,简称CTC)模型的体系结构进行设计,结合模型的触发逻辑进行对象设计,利用C++语言开发面向对象的卷取温度模型。基于有限差分计算方法的模型设定时间满足在线快速计算的要求,模型具有良好的可移植性和可扩展性。现场应用表明,冷却控制系统运行稳定,模型设定准确,卷取温度控制效果良好。     

层流冷却的前馈控制

为提高热轧带钢层流冷却卷取目标温度的控制精度,根据冷却过程的传热机理,分析了带钢层流冷却的传热过程.在此基础上,给出了冷却控制的空冷和水冷预测数学模型,分析并阐述了层流冷却控制系统的前馈控制算法及其在实际控制中的应用.本前馈控制的使用效果良好,具有较高的目标卷取温度控制精度,能满足生产的需要.