VoL27 No.5 余万华等：热轧钢板在加速冷却时的温度模型 ·569· 该钢种由于相变而产生的潜热由以下方程 900 计算： 850 △H,-p=70621+225.23T-0.3469T+ 800 6.755×1057 TP>500℃ kJ-kg-(3) 芯部温度 △H-=92.0 750 C △H,-M=82.6 700 表面温度 650 2模拟结果 600 在以下假定条件下运行该控冷模型：带材的 55 厚度为4mm,带材的速度为10m~s',成品轧机 0 2 4 68101214 时间s 的出口温度为870℃，成品轧机与冷床的距离为 图6钢板芯部及表面温度在加速冷却时冲击宽度为02m时的 8m,冷床长度为90m,冷床与卷取机的长度为 变化 29m,两喷嘴距离为4.5m,喷嘴直径为0.02m. Fig.6 Centre and top surface temperature evolution at a impin- gement zone width of 0.2 m 假定条件下对实际生产中的侧喷因素暂未 考虑.实际上，当模型应用于实际生产中时，侧喷 冷床的喷嘴布置、流速、喷嘴的间距等与冲 很容易考虑，侧喷主要影响水平流区与空冷区的 击区的大小、冲击区的热交换系数直接相关，但 划分. 这种关系非常复杂，目前只有经验公式还没有准 应该指出的是，以上的参数为假定参数，并 确的数学表述，模型将在具体的运用中通过自学 未针对具体的厂家进行计算，但该模型完全可以 习自适应方式不断完善热交换系数，同时，该模 分析实际的控制冷却线，目前攀钢热轧厂对该模 型将和微观组织模型结合，来预测钢在冷却时温 型进行检验，希望能将模型应用于实际生产中. 度及微观组织演变，为控冷段性能预测奠定 图5为钢板在假定冲击宽度0.4m,冲击区的 基础 表面传热系数15.5kW·m2K,热稳定区的表面 传热系数150W·m2K-时计算结果.从图中可以 3结论 看出，在冲击区钢板的表面温度急剧降低，有的 本文介绍在借鉴和吸收了国内外成熟的经 地方甚至相差100℃以上，这会影响钢板表面与 验及可靠的参数基础上开发了一套热轧钢板在 芯部的微观组织及性能， 冷床冷却时温度模型.该模型考虑了钢板在空气 图6为钢板冲击宽度为0.2m时的计算结 中、水平流层、水紊流区热传导及温度变化.该模 果.与图5相比，冲击宽度减少一半，这导致钢 型与商业有限元软件包FEMLAB在相同模拟条 板出冷床时温度不同：图5的出冷床的温度为 件下进行对比，结果完全一致，算法的精度可以 470℃，而图5的出冷床的温度为600℃. 保证.同时，模型可以耦合真实的热物理参数，因 900 而该模型有很好的应用前景， 800F 参考文献 [1]Colas R,Sellars C M.Computed temperature profiles of hot rol- 芯部温度 到700 led plate and strip during accelerated cooling.In:Proceedings of 、 the International Symposium on Accelerated Cooling of Rolled 600 表面温度 Steel.London:Pergamon Press,1987.121 [2]Evans J F,Rocbuck ID,Watkins HR.Numerical modeling of hot 500h 450 T strip mill runout table cooling.Iron Steel Eng,1993(1):50 [3]Filipovic J,Viskanta R,Incropera F P,et al.Thermal behaviour 0 2 4 68 1012 14 of a moving steel strip cooled by an array of planar water jets. Steel Res,.1992,63(10):438 时间s 图5钢板芯部及表面温度在冲击宽度为04m时的变化 [4]Kurmar A,MeCulloch C,Hawbolt E B,et al.Modelling thermal Fig.5 Centre and top surface temperature evolution at an impin and microstructural evolution on runout table of hot strip mill. gement zone width of 0.4m Mat Sci Technol,1991,7:360余万 华等 热轧钢板 在 加 速 冷却时 的温 度模型 该钢 种 由于 相 变 而 产 生 的潜 热 由 以下 方 程 计 算 △私 一， 产 一 尸 △瑟 一 △私 一 介 · 一 ， ’ 陆‘ ， “ “ 。 ’ ‘耳 纽 酱 表面温“ ， ‘ 芯部温度 模 拟 结 果 在 以下假 定 条件 下运 行 该控 冷模型 带材 的 厚度 为 ， 带 材 的速 度 为 · 一 ，， 成 品 轧机 的 出 口 温 度 为 ℃ ， 成 品轧机 与冷 床 的距 离 为 ， 冷 床 长度 为 ， 冷 床 与卷 取 机 的长 度 为 ， 两 喷 嘴 距 离 为 ， 喷 嘴 直 径 为 假 定 条 件 下 对 实 际 生 产 中 的侧 喷 因 素 暂 未 考虑 实 际 上 ， 当模 型应 用于 实 际生产 中时 ， 侧 喷 很 容 易考 虑 ， 侧 喷主 要 影 响水平 流 区 与空冷 区 的 划 分 应 该 指 出 的是 ， 以上 的参 数 为假 定参 数 ， 并 未针 对 具 体 的厂 家进 行 计 算 ， 但 该模 型完全可 以 分析 实 际 的控制 冷 却线 目前攀钢 热 轧 厂对 该模 型进 行 检验 ， 希 望 能将模 型应 用 于 实 际生产 中 图 为钢 板 在假 定冲 击 宽度 ， 冲 击 区 的 表 面传 热 系 数 · 一 ， · 一 ，， 热 稳 定 区 的表 面 传 热 系数 · 一 ， · 一 ’ 时计 算 结果 从 图中可 以 看 出 ， 在 冲 击 区钢 板 的表 面温度 急剧 降低 ， 有 的 地 方 甚至 相差 ℃ 以上 ， 这 会 影 响钢 板表 面 与 芯 部 的微观 组 织 及 性 能 图 为钢 板 冲 击 宽度 为 时 的计 算结 果 与 图 相 比 ， 冲 击 宽度减 少 一 半 ， 这 导致 钢 板 出冷 床 时温 度 不 同 图 的 出冷 床 的温 度 为 ℃ ， 而 图 的 出冷床 的温 度 为 ℃ 时 间 图 ‘ 钢板芯部及表 面温度在加 速冷却时冲击宽 度为 时 的 变化 比 民 罗 初 冷 床 的喷 嘴 布 置 、 流速 、 喷嘴 的间距 等 与冲 击 区 的大 小 、 冲 击 区 的热 交换 系数直 接相 关 ， 但 这种 关 系非 常 复 杂 ， 目前 只 有 经验 公式还 没有准 确 的数 学表 述 ， 模 型将 在 具体 的运 用 中通 过 自学 习 自适 应 方 式不 断完 善 热 交 换 系 数 同时 ， 该模 型将和 微观 组 织模型 结合 ， 来 预 测钢 在 冷 却 时温 度 及 微 观 组 织 演 变 ， 为 控 冷 段 性 能 预 测 奠 定 基 础 结 论 本 文 介 绍 在 借鉴 和 吸 收 了 国 内外 成 熟 的经 验 及 可 靠 的参 数 基 础 上 开 发 了一 套 热 轧钢 板 在 冷床 冷 却 时温度模型 该模型 考虑 了钢 板在 空气 中 、 水平 流 层 、 水 紊 流 区 热传 导及温度变 化 该模 型 与 商业 有 限元 软件 包 在 相 同模拟 条 件 下 进 行 对 比 ， 结 果 完 全 一 致 ， 算 法 的精 度 可 以 保 证 同时 ， 模 型可 以祸合 真实 的热物 理参 数 ， 因 而 该 模 型 有 很 好 的应 用 前景 民 】 邝 比 函 】 丫田 ’ 笔 ， ， ， 匕 叨 币 山 ， ， 劝 凡 ， 冠 · ， ， ， ， ， 坦 刀 习 】 而 · 飞 ， ， 参 部温度 月 六 ﹄ 考 文 献 侧明、异 体 、 ’ ‘ 一 少 场 ’ 时间 图 钢 板芯部及 表面温度在 冲击 宽度为 时的 变 化 而 代 恤 多 初 口