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中厚板轧后层流冷却温度场模拟

作　者: 尹皓
导　师: 程晓茹
学　校: 武汉科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 中厚板 轧后层流冷却 有限元 温度场 冷却策略 换热系数
分类号: TG335.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


中厚板作为钢铁行业的重要门类,其应用越来越广泛,需求量越来越大,企业竞争越来越激烈。轧后控制冷却系统作为轧后必不可少的工序,其对最终产品的组织和力学性能有重要的影响,成为了研究的重点。因此本课题的研究有非常重要的意义。本文针对武钢中厚板厂轧后层流冷却系统的实际情况,分析了其冷却过程中的换热情况和水流分布情况,计算平均换热系数,并建立了轧后层流冷却过程三维有限元法模型。用有限元模型进行模拟,分析了轧件在层流冷却过程中的温降和温度分布情况。对不同冷却方式、不同钢板厚度、不同辊道速度和不同上下水比等条件下,各因素对温度场的影响进行了模拟分析。结果表明利用有限元法建立的模型能有效反映轧后层流冷却轧件的的温度场变化情况；通过对比分析,发现冷却方式、钢板厚度、辊道速度和上下水比等因素对钢板厚度方向温度均匀性有较大影响；不适当的冷却策略有可能导致钢板表面发生过度冷却而影响最终组织和力学性能；上下表面不对称冷却会影响钢板的平直度。因此应根据钢板的具体厚度和冷却速度要求选取适当的冷却策略。结合本文的模拟和分析结果可以为轧后控制冷却工艺提供参考。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-9
第一章 文献综述  9-20
  1.1 国内外发展现状  9-10
    1.1.1 国外控制冷却技术的发展现状  9
    1.1.2 国内控制冷却技术的发展现状  9-10
  1.2 国内部分中厚板厂控冷技术应用情况  10-11
    1.2.1 济钢中板厂  10
    1.2.2 马钢中板厂  10
    1.2.3 酒钢中板厂  10-11
    1.2.4 首钢中板厂  11
  1.3 控制冷却方式和控制冷却设备及其发展现状  11-16
    1.3.1 层流冷却  11-12
    1.3.2 水幕冷却  12-14
    1.3.3 喷射冷却  14
    1.3.4 喷雾冷却  14-15
    1.3.5 加速冷却  15
    1.3.6 直接淬火  15-16
  1.4 控制冷却过程及其作用  16-18
    1.4.1 控制冷却的过程  16-17
    1.4.2 控制冷却的作用  17-18
  1.5 管层流冷却的特点及其优势  18
  1.6 层流冷却技术的几种改进  18-20
    1.6.1 均衡纵向冲击区  18-19
    1.6.2 扩大流量调节范围  19
    1.6.3 喷出水量沿板宽度方向中凸且左右对称  19-20
第二章 层流冷却过程数学模型  20-27
  2.1 控制冷却传热学理论  20-21
    2.1.1 热传导  20
    2.1.2 热对流  20-21
    2.1.3 热辐射  21
  2.2 水流分布状况  21-23
  2.3 空冷和水冷换热系数模型  23-27
    2.3.1 空冷状态  24
    2.3.2 水冷状态  24-27
第三章 武钢轧板厂轧后冷却系统简介  27-32
  3.1 产品大纲及工艺要求  27
  3.2 中厚板厂层流冷却装置  27-29
    3.2.1 冷却装置上下集管  28
    3.2.2 前后吹扫、侧吹扫和边部遮蔽机构  28-29
    3.2.3 轧后控冷辊道  29
  3.3 层流冷却的控制冷却策略  29-31
    3.3.1 长度方向温度均匀性控制策略  29-30
    3.3.2 横向温度均匀性控制策略  30
    3.3.3 厚度方向温度均匀性控制策略  30
    3.3.4 冷却速度控制策略  30-31
  3.4 中厚板轧后冷却系统工艺过程  31-32
第四章 有限元模型的建立  32-38
  4.1 有限元模拟软件ABAQUS简介  32-33
  4.2 有限元模型的基本假设  33
  4.3 创建部件,建立几何模型  33
  4.4 创建材料属性  33-35
  4.5 划分网格  35-36
  4.6 设置分析步  36
  4.7 定义接触和边界条件  36
  4.8 结果可视化  36-38
第五章 轧后冷却温度场的有限元模拟结果分析  38-50
  5.1 模拟问题描述  38
  5.2 换热系数选取  38-39
  5.3 厚度方向温度场分析及与实测数据对比  39-42
  5.4 不同冷却方式的温度场分析  42-44
  5.5 不同厚度钢板的温度场分析  44-46
  5.6 不同辊道速度的温度场分析  46-48
  5.7 不同上下水比的温度场分析  48-50
第六章 结论  50-51
参考文献  51-53
致谢  53

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 轧制 > 轧制工艺 > 板材、带材、箔材轧制
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