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。     

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。     

层流冷却系统中动态修正设定计算

热连轧层流冷却系统中动态修正计算时，根据带钢样本上的实测参数进行实时计算，对冷却区中的各样本进行迭加计算，在设定计算的基础上通过微调集管组态，来及时消除带钢终轧温度、速度、厚度变化对卷取温度的影响，使卷取温度精度有所提高。     

济钢1700层流冷却关键参数优化

为提高济钢1700层流冷却过程中带钢冷却的均匀性,减小带钢冷却不均带来的附加残余应力,建立了层流上下水量关系和侧喷的数学优化模型,对层流上下水量配比和侧喷角度两个关键参数进行了优化,根据优化结果制定了相应的层流标定标准并在现场进行了应用。结果表明,优化后的层流上下水量和侧喷参数能够改善带钢延厚度和宽度方向冷却的均匀性,减小了层流带水和各类板形不良现象。     

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...     

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.     

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。     

鞍钢半连轧厂带钢层流冷却系统浅析

阐述鞍钢半连轧厂带钢层流冷却设备的设计原则、冷却段的确定及侧吹水的设置。重点介绍以传热理论为基础的层流冷却数学模型。该模型考虑了带钢厚度方向上的温度分布、钢材热物性参数随温度和成分变化的实际情况，配以先进的控制系统，获得了理想的钢材组织与性能。     

热轧带钢层流冷却的控制策略及其应用

阐述了热轧带钢层流冷却常用的7个控制策略，即前馈控制、反馈控制、自适应控制、带钢头尾冷却控制、带钢边部冷却控制和对带钢厚度的适应性冷却控制以及对升速轧制的适应性冷却控制的内容及其发展，同时还简单地介绍了这些控制策略在国内某些热轧板厂的实际应用情况。     

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。     

Re-reddening on Strip Surface After Water Cooling

After water cooling,there is a big temperature difference between the center and the surface of strip,which leads to the heat transfer from the center to the surface,and the surface temperature can rise in a short time.The finite element method was used to simulate the phenomena of re-reddening on the surface of strip and to analyze the temperature field of hot rolled strip during laminar cooling,and the periodical variation curve of the cooling rate was obtained during water cooling and subsequent re-reddening.The results show that the critical line of the cooling rate is at 1/3 of the half-thickness from the strip surface.The regression model of the relation of re-reddening temperature,time,and distance from the surface was obtained in the re-reddening region.Re-reddening regularity on the surface of strip under the condition of different thickness and cooling rate was also studied.     

层流冷却中带钢温度分布模型的开发

在热轧带钢层冷却控制数学模型中，由于忽略带钢内部的热传导而使卷取温度控制不良，本文采用离线二维数模计算带钢沿厚度方向上的温度分布，在线控制中给予补偿，取得较好的效果。     

Hot Rolled Strip Re-reddening Temperature Changing Law during Ultra-fast Cooling

Temperature deviation between surface and the center of hot rolled strip is formed during ultra-fast cooling(UFC). Surface temperature would rise when temperature deviation goes up to an extent, and strip re-reddening phenomenon will appear. Strip re-reddening affects the stability of strip microstructure, property and temperature control precision. Thus, it is necessary to conduct research on re-reddening temperature changing law to improve strip property and temperature control precision. Strip temperature trends for various strip thicknesses and ultra-fast cooling rates were obtained by numerical calculation method. Re-reddening temperature, temperature deviation between surface and center, and boundary layer position changing law were obtained. By comparison, some conclusions were obtained: UFC re-reddening temperature and laminar cooling(LC) re-reddening temperature were linear to ultra-fast cooling rate respectively. Ultra-fast cooling rate affected UFC re-reddening temperature greatly, but it had little effect on LC re-reddening temperature. Equations which were used to calculate UFC re-reddening temperature, LC re-reddening temperature and maximum temperature deviation were obtained. The position of boundary layer stayed in 1/4 strip thickness.     

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。     

热轧带钢层流冷却控制策略研究

在带钢层流冷却过程中,为实现高品质的冷却效果,针对不同的参数需要采取不同的控制策略。控制的参数主要有:带钢运行速度、冷却区开启阀门数、冷却阀门喷水量、喷水模式等。在实际的生产过程中往往采用设定固定的带钢运行速度值,然后通过控制喷水量的大小来进行冷却控制。针对国内某热轧厂层流冷却实时生产数据进行分析,分析了"速厚积"对冷却效果的影响规律,制定出合适冷却策略,并验证其有效性。     

热轧带钢层流冷却过程的温度预测模型

 通过分析热轧带钢在层流冷却过程中的能量变化,利用焓法模型建立了热轧带钢通过层流冷却段的能量平衡方程。然后利用相变热力学和相变动力学模型得到热焓,最后采用有限差分求解能量平衡方程,得到层流冷却过程中带钢的温度场和热焓场,该模型的计算结果与实测值符合良好,能够准确地预测带钢冷却后的温度分布,同时明确了冷却过程实际上是带钢能量传递给周围环境的过程,并非温度不断下降的过程。     

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。