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热轧层冷区测温装置研究与开发

作　者: 钟伟华
导　师: 阮晓东
学　校: 浙江大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 热轧层流冷却带钢测温喷嘴 FLUENT 仿真
分类号: TG335.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

热轧温度控制对热轧带钢成品质量有重要影响，提高带钢终轧温度的精度始终是热轧温度控制领域的重要问题，而层冷是热轧生产过程中，最后一道温控工序，在带钢终轧温度控制中扮演着重要的角色。现有的热轧层冷温度控制是在模型预测的基础上，通过调节冷却水量实现的，预测模型的精度直接影响带钢的终轧温度。通过修正预测模型的关键参数，提高模型的温度预测精度，是一种切实有效的方法，但层冷区带钢表面被厚达数十厘米的冷却水所覆盖，通过常规的检测方法，无法获得带钢表面的温度，极大的阻碍了模型修正工作的开展。针对这种需求，受宝钢研究院委托，我方设计开发一套能够适应层冷恶劣环境的高精度温度测量装置。本课题主要对热轧层冷区测温装置和环境模拟试验台进行了研究设计，主要内容如下：第一章，概括介绍了热轧带钢生产设备和工艺流程。并指出了课题的研究背景、研究内容和研究意义。第二章，针对层冷区带钢表面有水层覆盖，无法直接进行测量的问题，提出了接触式和非接触式测温方案，并对两种方案进行了分析比较。最后设计了热轧层冷区测温装置。第三章，建立了喷嘴悬浮系统的流场数学模型，采用CFD软件对喷嘴系统进行了三维仿真，研究了均压槽、喷嘴间隙、入口压强和下缘面积对喷嘴特性的影响。最后对喷嘴悬浮系统整体的动态特性进行了建模仿真，并研究了阻尼孔对系统动态特性的影响。第四章，设计了一套热轧层冷区环境模拟试验台，模拟带钢的高速传送和振动提出多种设计方案并进行了详细的研究对比，并对最终方案进行了可行性分析。第五章，利用有限元分析软件对实验台的关键件主轴、曲柄联接柱及长杆固定座进行有限元分析，并进行了强度校核和结构优化。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题研究意义  9-10
  1.2 课题研究背景  10-13
    1.2.1 热轧线设备和工艺流程简介  10-12
    1.2.2 辅助测温装置研究现状  12-13
  1.3 课题研究内容  13-15
第二章热轧层冷区测温装置设计  15-27
  2.1 引言  15
  2.2 方案设计  15-18
    2.2.1 接触式测温方案  15-17
    2.2.2 非接触式测温方案  17-18
  2.3 热轧层冷区测温装置整体方案设计  18-20
    2.3.1 测温装置的组成  18
    2.3.2 可移动式控制柜  18-19
    2.3.3 测温平台  19
    2.3.4 支撑臂位置控制系统  19
    2.3.5 测温头位置控制系统  19-20
    2.3.6 空气压缩系统  20
  2.4 测温头设计  20-23
    2.4.1 测温头结构设计  20-21
    2.4.2 喷嘴设计  21-22
    2.4.3 测温头密封设计  22-23
  2.5 红外温度传感器的选择  23-24
  2.6 空气压缩机的选择  24-25
  2.7 水平仪的选择  25-26
  2.8 本章小结  26-27
第三章测温头喷嘴特性研究  27-47
  3.1 引言  27
  3.2 喷嘴流场特性研究  27-41
    3.2.1 FLUENT软件简介  27-28
    3.2.2 数学模型  28-34
    3.2.3 几何模型的建立  34-35
    3.2.4 仿真结果分析  35-41
  3.3 喷嘴动态响应特性研究  41-46
    3.3.1 MATLAB软件简介  41-42
    3.3.2 喷嘴模型的建立  42-44
    3.3.3 系统仿真与分析  44-46
  3.4 本章小结  46-47
第四章热轧层冷区环境模拟试验台设计  47-61
  4.1 引言  47
  4.2 方案设计  47-55
    4.2.1 设计要求及目的  47-48
    4.2.2 方案设计  48-53
    4.2.3 方案运动分析  53-55
  4.3 整体设计  55-60
    4.3.1 试验台的组成  55-56
    4.3.2 载荷确定  56-58
    4.3.3 转滑套结构设计  58-59
    4.3.4 主轴轴承选择  59-60
    4.3.5 曲柄调节结构设计  60
  4.4 本章小结  60-61
第五章试验台关键零部件的有限元分析  61-75
  5.1 引言  61
  5.2 有限单元法简介  61-66
    5.2.1 有限单元法简介  61-63
    5.2.2 有限单元法软件实现形式  63-66
  5.3 主轴模型的建立和受力分析  66-71
    5.3.1 主轴的应力与变形分析  66-69
    5.3.2 主轴的优化设计与安全校核  69-71
  5.4 曲柄联接柱模型的建立和受力分析  71-72
  5.5 长杆固定座模型的建立和受力分析  72-74
  5.6 本章小结  74-75
第六章总结与展望  75-77
  6.1 总结  75
  6.2 展望  75-77
参考文献  77-80
致谢  80

热轧层冷区测温装置研究与开发

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