CN101698210A - 一种中板热矫直机外冷却水生产工艺参数的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中板热矫直机外冷却水生产工艺参数的确定方法，该方法为：建立热-气-水混合交换模型；建立热-流-固结构模型；预输入外冷却水生产工艺参数；确定外冷却水的性态和与钢板和矫直辊的热交换流场参数；计算钢板矫后温度、矫直辊表面温度分布；递推调整外冷却水参数，直到满足生产技术对矫直辊辊面温度要求为止，最终确定外冷却水生产工艺参数。本发明采用根据热流固耦合动力学方法，确定中板热矫直机外冷却水生产工艺参数，避免了人工经验方法的不合理性，可以在矫直机设计阶段就开始工艺参数的设计，也可以根据生产工况的变化，合理调整喷管启闭数量和喷水压力和流量，从而有效控制矫直辊的表面工作温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢板的热矫直生产工艺的确定方法，具体的说是一种中板热矫直机外冷却水工艺参数的确定方法。
背景技术
中板热矫直外冷却水生产工艺参数的合理确定，对矫直机矫直辊的使用寿命和钢板的矫直质量有明显的影响。目前，中板热矫直外冷却水生产工艺参数，包括配水管数、水管排列方式、管径、通水流量、外冷却水压力和速度等主要工艺参数的设计，都是采用人工生产经验来确定，可靠性不高，人为造成的随机性较大。经常导致热矫直辊出现热疲劳裂纹、辊面凹坑等缺陷；而且经常导致钢板出现划痕、麻点、粘钢和矫后不平度超标等矫直质量问题。
发明内容
为了克服现有热矫直机外冷却水工艺参数无法准确确定的不足，本发明的目的是提供一种中板热矫直机外冷却水工艺参数的确定方法，该方法避免了由人工经验造成的不确定性和不可靠性，延长了矫直辊的使用寿命，提高了钢板的热矫直质量。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种中板热矫直机外冷却水生产工艺参数的确定方法，其特征在于该方法根据热流固耦合动力学对外冷却水生产工艺参数进行确定，具体包括以下工序：
(1)建立外冷却水与钢板、矫直辊和外场空间的热-气-水混合交换模型HAWT；所述热-气-水混合交换模型包括外冷却水在矫直辊和钢板上的汽化过程、水液与蒸汽的混合流动过程、钢板热辐射对水和蒸汽的加热过程。
(2)建立外冷却水、矫直辊、钢板和外场空气场的热-流-固结构模型WSPA；所述热-流-固结构模型包括外冷却水液与蒸汽的流动和热对流模拟，水液蒸汽混合二相流对矫直辊的固体传热计算，矫直辊对内冷却水的固-流传热计算，钢板对水液蒸汽混合二相流的固-汽传热和辐射模拟，钢板非溅水表面、矫直辊非溅水表面和冷却水液蒸汽混合体与外场空气的热交换模拟。
(3)根据矫直钢板结构形态参数、矫直机运转工艺参数、内冷却水工艺参数和钢板矫直温度，确定预输入外冷却水生产工艺参数；
(4)根据热-气-水混合交换模型、热-流-固结构模型及预输入外冷却水生产工艺参数，确定外冷却水的性态和与钢板和矫直辊的热交换流场参数；得到钢板矫后温度、矫直辊表面温度分布；根据生产技术对矫直辊的表面工作温度的要求，递推调整外冷却水参数；
(5)重复工序(4)，直到满足生产技术对矫直辊辊面温度要求为止，并最终确定外冷却水生产工艺参数。
本发明的优点是：本发明使得中板热矫直机的外冷却水生产工艺参数的确定，从人工经验方法改变为科学的热流固耦合动力学方法，可以在矫直机设计阶段，根据生产技术要求进行工艺参数的设计，进而设计外冷却水的布置方式和结构，也可以根据热矫直机生产工况的变化，合理调整喷管启闭数量和喷水压力和流量，生产过程操作方便。可以有效地控制矫直辊的工作温度，提高其使用性能和寿命，提高中板热矫直质量。
附图说明
图1是本发明的工序图。
图2是本发明中热-气-水混合交换模型剖面图。
图3是本发明在外冷却水参数确定过程中，过渡参数组对应的矫直辊表面工作温度的轴向分布图。
图4是本发明确定的外冷却水参数组对应的矫直辊表面工作温度的轴向分布图。
具体实施方式
一种中板热矫直机外冷却水生产工艺参数的确定方法，其特征在于该方法根据热流固耦合动力学对外冷却水生产工艺参数进行确定，见图1，具体包括以下工序：
(1)建立外冷却水与钢板、矫直辊和外场空间的热-气-水混合交换模型HAWT；该模型包括外冷却水在矫直辊和钢板上的汽化过程、水液与蒸汽的混合流动过程、钢板热辐射对水和蒸汽的加热过程。
(2)建立外冷却水、矫直辊、钢板和外场空气场的热-流-固结构模型WSPA；该模型包括外冷却水液与蒸汽的流动和热对流模拟，水液蒸汽混合二相流对矫直辊的固体传热计算，矫直辊对内冷却水的固-流传热计算，钢板对水液蒸汽混合二相流的固-汽传热和辐射模拟，钢板非溅水表面、矫直辊非溅水表面和冷却水液蒸汽混合体与外场空气的热交换模拟，
(3)输入矫直钢板材料和结构参数、矫直机运转工艺参数、内冷却水工艺参数和钢板矫直温度，根据原有经验参数，预输入外冷却水生产工艺参数；
(4)根据热-气-水混合交换模型确定外冷却水的性态，以及与钢板和矫直辊的热交换流场参数。根据热-流-固结构模型确定矫直辊表面温度。结合预输入外冷却水生产工艺参数，得到钢板矫后温度、矫直辊表面温度分布；根据生产技术对矫直辊的表面工作温度的要求，递推调整外冷却水参数；
(5)重复工序(4)，直到满足生产技术对矫直辊辊面温度要求为止，并最终确定外冷却水生产工艺参数。
图2是本发明中热-气-水混合交换模型剖面图，其中，1为钢板热辐射区，2为矫直辊，3为热钢板，4为外冷却水汽液混合区，5为外场空气，6为内冷却水出水区，7为内冷却水入水区。
图3是本发明的一种实施例，在外冷却水参数确定过程中，五递推调过渡参数组所对应的矫直辊表面工作温度的轴向分布图。
图4是本发明图3实施例中，所最终确定的外冷却水参数组对应的矫直辊表面工作温度的轴向分布图。
结果表明，可以将外冷却水预见输入生产工艺参数(经验参数)引起的矫直辊表面工作温度640K(367℃)，通过使用本发明确定方法确定的外冷却水生产工艺参数，降到455K(182℃)，满足了生产技术要求。
Claims (4)
1.一种中板热矫直机外冷却水生产工艺参数的确定方法，其特征在于该方法根据热流固耦合动力学对外冷却水生产工艺参数进行确定，具体包括以下工序：
(1)建立外冷却水与钢板、矫直辊和外场空间的热-气-水混合交换模型；
(2)建立外冷却水、矫直辊、钢板和外场空气场的热-流-固结构模型；
(3)根据矫直钢板结构形态参数、矫直机运转工艺参数、内冷却水工艺参数和钢板矫直温度，确定预输入外冷却水生产工艺参数；
(4)根据热-气-水混合交换模型、热-流-固结构模型及预输入外冷却水生产工艺参数，确定外冷却水的性态和与钢板和矫直辊的热交换流场参数；得到钢板矫后温度、矫直辊表面温度分布；根据生产技术对矫直辊的表面工作温度的要求，递推调整外冷却水参数；
(5)重复工序(4)，直到满足生产技术对矫直辊辊面温度要求为止；并最终确定外冷却水生产工艺参数。
2.根据权利要求1所述的一种中板热矫直机外冷却水生产工艺参数的确定方法，其特征在于：所述热-气-水混合交换模型包括外冷却水在矫直辊和钢板上的汽化过程、水液与蒸汽的混合流动过程、钢板热辐射对水和蒸汽的加热过程。
3.根据权利要求1所述的一种中板热矫直机外冷却水生产工艺参数的确定方法，其特征在于：所述热-流-固结构模型包括外冷却水液与蒸汽的流动和热对流模拟，水液蒸汽混合二相流对矫直辊的固体传热计算，矫直辊对内冷却水的固-流传热计算，钢板对水液蒸汽混合二相流的固-汽传热和辐射模拟，钢板非溅水表面、矫直辊非溅水表面和冷却水液蒸汽混合体与外场空气的热交换模拟。
4.根据权利要求1所述的一种中板热矫直机外冷却水生产工艺参数的确定方法，其特征在于：所述的递推调整外冷却水参数包括：根据生产技术对矫直辊的表面工作温度的要求，递推调整外冷却水参数，重复工序(4)，直到满足生产技术对矫直辊辊面温度要求为止，并最终确定外冷却水生产工艺参数。
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| CN102672003A (zh) * | 2011-03-07 | 2012-09-19 | 宁波宝新不锈钢有限公司 | 不锈钢带钢拉矫机机组的工艺参数设定方法 |
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2009
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