带钢镀后冷却过程的数值模拟研究

喷射气体冷却是带钢连续退火和镀后冷却过程中最重要的冷却方法,文章利用数值模拟方法对带钢镀后喷射冷却过程中带钢传热特性进行研究,计算结果表明在带钢表面热流密度呈条缝状分布,典型工况下带钢表面平均对流换热系数为127.3 W/(m2·K)。该研究为带钢连续退火机组及镀后快冷系统设计提供理论依据。     

热连轧机轧辊热辊型及冷却制度研究

针对热带钢连轧机由于带钢规格变化(主要指窄料和宽料)导致轧辊热辊型的大幅度波动,对轧辊温度场、热凸度和冷却效应进行了分析。采用有限差分法对轧辊温度场和热凸度进行了数值模拟,计算值和实测值吻合较好。进而应用该模型根据来料规格、压下规程等因素来确定工作辊冷却水轴向分布,为热带钢连轧机工作辊冷却系统的改造提供了可靠依据。     

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。     

带钢连退线风管式冷却过程的数值模拟

 喷射气体冷却是带钢连续退火和镀后冷却过程中最重要的冷却方法,不同的冷却器结构对冷却性能影响很大。针对带钢连续退火及镀后冷却风管式冷却器工艺过程,将计算区域划分为2个子区域,经过网格独立性检验,在一定网格数目基础上利用数值模拟软件进行数值模拟研究。通过对风箱风管区域研究获取冷却器的压力流量公式,对冲击射流冷却区域研究获取带钢表面对流换热系数及带钢冷却速度变化。典型工况下带钢表面平均对流换热系数为117.29W/(m2·K),带钢冷却速度14.0℃/s。     

热轧带钢温度场数值模拟研究现状

综述了热轧带钢温度场数值模拟的研究现状，包括加热炉内钢坯加热、轧制过程轧制件传热，层流冷却过程带钢数值模拟等研究。利用有限差分法分法或有限元法模拟扎件的温度变化，能有效优化轧制工艺，提高产品质量，对生产有重要指导意义。     

带钢超快速冷却条件下的换热过程

 分析了轧后加速冷却过程中带钢表面的局部换热机理，认为冷却系统实现超快速冷却的关键在于扩大带钢表面射流冲击换热区的面积。确定了薄带钢实现超快速冷却所需的对流换热系数，并采用有限元分析工具ANSYS模拟得到了超快速冷却条件下不同厚度带钢的温度场。温度场的分布表明薄带钢在超快速冷却过程中具有较好的温度一致性。同时还表明随着带钢厚度增加，超快速冷却条件下厚度方向的温度梯度显著增大，对于带钢内部组织的均匀性将产生不利的影响。带钢厚度范围应是超快速冷却技术实际应用过程中的重要考虑因素。     

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。     

1500热连轧精轧带钢温度场的数值模拟

采用有限差分方法建立数学模型,对莱钢1500热连轧精轧带钢温度场进行数值模拟,根据模型在VC编程平台编制计算程序,计算带钢在精轧7个道次任意时刻的温度场分布,并得到每道次出口处带钢的温降曲线.计算过程考虑了大部分热流量与内热源,并权衡计算精度与计算时间的矛盾,优化了网格细分与时间步长的取值.最后计算结果与实测值比较的误差为2～30℃,真实可靠.     

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。     

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。     

热连轧轧辊瞬态温度场研究

考虑水冷、空冷、轧辊与轧件接触热传导等动边界条件，采用有限差分法，建立了热连轧轧辊瞬态温度场变步长分析计算模型。该模型能实现轧辊温度场的动态分析和精确计算，预测轧制时以及终轧后空冷的轧辊瞬态温度场。试验和仿真结果表明，所建立的分析计算模型考虑因素全面、合理，计算精度较高，计算值与实测值吻合良好，真实地反映了轧辊的温度变化情况。     

Mathematical modelling and computer simulation of the cooling process of reused substrates in horizontal continuous thin strip casting cycles of steel on a two-layered moving casting bed

Investigation of the substrate materials with a non-sacrificial manner during the cycles of continuous thin strip casting of steel on a two-layered moving casting bed and their thermal behaviour between the casts, as these cool, after the cast product removal. Formulation of the mathematical model of the cooling process of a re-used substrate for a period between casts in a continuous strip casting plant as well as the obtaining of the analytical solution of the model. Also a presentation of computer simulation of this process on flowcharts for the main program and subroutines. Prediction of the temperature distribution in fused silica substrates during the time of cooling process between separate casts as well the calculation of the time needed for the critical service region and temperature. Demonstration of the simulation results and comparison with the reality for a substrate combination of 3 cm fused silica on mild steel.     

连续热镀锌退火炉的数学模型开发

针对大型冷轧带钢连续热镀锌退火过程模型化及控制这一实际工业难题，以及目前国内最先进的定钢热镀锌退火生产线中存在的大量实际问题，开发了适宜于实时控制的两类新颖的数学模型：带温分布模型和带温跟踪模型，研究了模型的实际、稳定性和辨识等问题，仿真和工业应用效果良好。     

热镀锌连续退火炉的数学模型研究

针对大型冷轧带钢连续热镀锌退火过程模型化这一实际工业难题,基于离线仿真和在线控制两种模式,开发出一种两用型热镀锌连续退火炉数学模型,该模型简单,反应快,能同时满足温度跟踪和全炉分布两种模式,且仿真和实际控制结果比较吻合.该研究为优化控制提供依据.     

Modeling of Strip Temperature in Rapid Cooling Section of Vertical Continuous Annealing Furnace

 The strip temperature is affected by many factors in rapid cooling section (RCS) of the vertical continuous annealing furnace (VCAF). They can be divided into four types: the physical properties of cooling gas, the geometry characteristics of configuration of cooling equipment, the heat transfer between the strip and the cooling gas, and the conductivity of the strip. It aims to model the strip temperature in the cooling section based on the fundamental heat transfer theory and the four aspects factors. The model for transient Nusselt number is obtained by considering Reynolds number, Prandtl number and geometry characteristics of RCS. Then cooling model of the strip transient temperature is built by Nusselt number, heat transfer coefficient and heat conductivity of the strip. The results are compared with the data from production line. The comparisons indicate that the model can well predict cooling temperature of the strip. It is hoped that the proposed model can be used for design and control of the vertical continuous annealing furnace.     

热轧带钢三维温度计算与应用

温度是热轧带钢控制模型的基础,温度模型以加热炉抽钢温度为起点,充分考虑带钢轧制过程中经过的空气冷却、高压水冷却、形变升温等过程,按时序计算带钢全程温度变化。把带钢纵向切分成密集的多个截面,在截面上按宽度、厚度方向划分网格,计算所有截面二维温度分布后再进行截面串联,实现热轧带钢全长三维温度模拟计算。以三维温度计算为基础,结合宝钢1580 mm热轧产线实际情况,调整边部加热控制策略与机架间冷却水流量策略,完成精轧出口温度计算。结果表明,带钢整体温度分布更加均匀,三维温度模拟计算结果与带钢实绩温度分布基本一致。     

带钢镀锌退火炉热过程模拟

以三元模型法为基础,建立了带钢在立式炉内退火全过程的数学模型;模拟计算了带钢和退火炉的温度场;讨论了操作参数对带钢加热的影响以及冷却气体初始温度和喷射速度对带钢冷却过程的影响。其模拟的带钢加热曲线与工艺要求相吻合,为带钢温度的预测和合理的炉温决策创造了有利条件。