中厚板高压水除鳞对流换热系数的研究-论文.pdf

《中厚板高压水除鳞对流换热系数的研究-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第38卷第3期燕山大学学报Vol.38No.32014年5月JournalofYanshanUniversityMay2014文章编号：1007-791X(2014)03-0211-05中厚板高压水除鳞对流换热系数的研究1,21,2,*133高朋，刘宏民，于丙强，陈军平，王超（1.燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心,河北秦皇岛066004；2.燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛066004；3.鞍钢股份有限公司，辽宁鞍山114021）摘要：在中厚板生产中，高压水除鳞对流换热系数是轧制前温度场数学模型的重要参数。目前国内外研究学者在计算高压水除鳞对

2、流换热系数仅考虑了两个因素的影响，计算出的换热系数偏小或者偏大。本文同时考虑了高压水喷嘴距连铸坯表面距离、喷嘴出口速度、连铸坯表面温度3个因素对高压水除鳞对流换热系数的影响，并通过FLUENT软件计算出高压水除鳞对流换热系数，然后通过MATLAB软件非线性回归方法回归出高压水除鳞对流换热系数的数学模型。针对鞍钢中厚板生产现场，使用此数学模型计算出对应工况的对流换热系数，然后将此换热系数输入MARC有限元软件中进行温度场分析。对鞍钢生产现场的连铸坯温度进行了实测，理论计算值与实测值最大误差为19℃，最小误差为5℃，吻合较好，结果证明回归出的高压水对流换热系数

3、数学模型比较合理。关键词：高压水除鳞；对流换热系数；非线性回归；有限元分析中图分类号：TG335.11文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-791X.2014.03.004在高压水除鳞过程中,高压水与连铸坯之间的0引言换热系数是进行温度场分析的重要参数。水压和水中厚板生产过程中钢坯一般都需要加热，根据流密度以及连铸坯表面温度对换热系数的影响很金属加热原理，钢坯在加热过程中会发生氧化，形[6][7]大。日本钢铁协会根据大量数据,回归出高压[1]成很厚的炉生氧化铁皮，附着在母体表面。在生水除鳞对流换热系数和水流密度、连铸坯表面温度产过程

4、中，钢坯表面加热生成的氧化铁皮和轧制中[8]的关系式。孙卫华等研究高压水除鳞对轧件温的再生氧化铁皮，不仅直接影响着钢板表面质量和度影响时，认为对流换热系数与水流密度和除鳞前成材率，而且会加速轧辊的磨损。因此，在钢坯轧[9]轧件表面温度有关。危声南等考虑到影响高压制前和轧制中及时清除氧化铁皮已成为影响钢板水除鳞对流换热系数的主要因素是射流的水量，并表面质量的重要工序。高压水除鳞系统以其除净率[10]推导出了相应的公式。李学通等通过对不同高高(>95%)、适用范围广、综合成本低等优势，得压水冲击强度条件下工件温度场分布的模拟计算,[2]以在中厚板生产中普遍应用

5、。得出了高压水换热系数与冲击压力的关系式。高压水除鳞在去除氧化铁皮的同时，对钢坯表根据上述作者推导的公式计算的对流换热系面也进行了高强度的冷却。大量高压水流和钢坯表数偏小，经过有限元模拟后理论温降值较现场实测面接触将使钢坯产生温降，在中厚板生产过程中，[11]值差距较大。MüllerH等给出的高压水对流换温度是非常重要的几个工艺参数之一。板材温度对热系数值偏大，不适用不同除鳞条件下的温度场分轧制力有很大影响，终轧温度直接影响到板材的内析。部物理结构及其机械性能，所以需要对轧制温度精综上所述，国内外相关学者研究了水流密度或[3-5]确地测量与控制来保证最终产

6、品质量。水量、水压、连铸坯的表面温度对高压水除鳞对流收稿日期：2014-03-17基金项目：国家科技支撑计划资助项目（2011BAF15B03）；国家自然科学基金资助项目（51305388）作者简介：高朋(1978-)，男，辽宁北镇人，博士研究生，主要研究方向为中厚板温度场数值模拟及应用；*通信作者：刘宏民(1959-)，男，河南民权人，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为三维轧制理论和板带轧机板形控制技术，Email：liuhmin@ysu.edu.cn。212燕山大学学报2014换热系数的影响。其中水流密度和水压可以认为是铸坯表面的距离、喷嘴出口速度

7、、连铸坯表面温度一个影响因素，即上述作者只考虑其中一个或两个的组合进行了模拟计算。高压水除鳞喷嘴一般采用影响因素来计算对流换热系数，并没有考虑高压水椭圆形扁平喷射头结构，喷射角为扇形，扇形角一[16]喷嘴距连铸坯表面距离对高压水除鳞对流换热系般为26°、30°、36°三种，也有采用40°扇形角的。数的影响。因此其计算的对流换热系数偏小或偏现场高压水除鳞喷嘴喷射角=30°，喷嘴入口大，且不能适应不同条件下的温度场分析。本文同直径=4.7mm，连铸坯温度1200℃，水温25℃。时考虑了高压水喷嘴距连铸坯表面距离、喷嘴出口连铸坯厚度为230mm，宽度为1650m

8、m，坯料长速度和连铸坯表面温度3个因素对高压水除鳞对度为3700m