JP2013076593A - 金属板の温度分布の予測方法及び金属板の製造方法 - Google Patents
金属板の温度分布の予測方法及び金属板の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013076593A JP2013076593A JP2011215824A JP2011215824A JP2013076593A JP 2013076593 A JP2013076593 A JP 2013076593A JP 2011215824 A JP2011215824 A JP 2011215824A JP 2011215824 A JP2011215824 A JP 2011215824A JP 2013076593 A JP2013076593 A JP 2013076593A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal plate
- temperature
- analysis
- temperature distribution
- steel plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
Abstract
【解決手段】金属板の局所的領域について複数の条件にて熱流動解析を行う工程と、局所的領域における、表面熱流束の平均値、金属板の表面温度の平均値及び金属板の表面における冷媒温度の平均値を算出する工程と、表面熱流束の平均値と、金属板の表面温度の平均値及び金属板の表面における冷媒温度の平均値との関係式を導出する工程と、金属板の温度分布解析領域を、局所的領域以上の大きさである解析格子に分割する工程と、上記関係式を用いて解析格子における金属板の温度を決定する工程と、を有する金属板の温度分布の予測方法とし、該予測方法によって金属板の温度分布を予測し、予測した温度分布を用いて冷却装置の動作を制御する、金属板の製造方法とする。
【選択図】図8
Description
1)本発明で扱うような冷却装置では、ノズルからの噴流やスプレー流は噴射圧力が高いため、他のノズルからの噴流やスプレー流による影響を受けにくく、それぞれのノズルからの冷却水はほぼ独立した流動状態を示す。
2)このため、他のノズルから噴射される冷却水から受ける影響を考慮しなくてもよく、ノズル一本分、多くてもせいぜいノズル数本分についての解析を行えば、当該ノズル部分の局所的領域についての冷却能力を知ることができる。
3)ただし、当該局所的領域の状態によりその冷却能力は大きく異なる。よって、同解析を、条件を変更しつつ多数行い各条件における冷却能力を予め解析しておき、解析データを実際の条件に合わせて使用することで、金属板の温度を予測する。
4)局所的領域の冷却能力の解析には、熱流動解析を用いればよい。熱流動解析では、当該局所的領域の各箇所における冷却能力(熱流束)が計算される。計算結果は、ノズル直下では冷却能力が高く、ノズル直下から離れるに従って冷却能力が低くなる傾向を示すが、このような詳細な分布をそのまま金属板の温度の予測に使用した場合、負荷が大きくなり解析が困難である。そこで、得られた計算結果を局所的領域にわたって平均化する。実際の金属板製造ラインにおいて、金属板の温度予測を行う際には、それぞれの噴流やスプレー流がどのような冷却能力分布を持つか、ということまで認識する必要は少なく、その平均的な冷却能力を知ることができれば十分だからである。平均化することにより、温度予測計算の解析負荷を低減することができる。また、局所的領域の平均値を用いるため、金属板温度の予測値が大きくずれることはない。
実プロセスにおいては、冷却装置に金属板が装入される段階で、金属板に温度分布が生じている場合がほとんどであるが、本発明により金属板の温度分布を予測し、冷却制御を正確に行うことにより、冷却停止時における金属板の温度を均一にすることも可能であり、金属板の品質の均一化や熱応力等による変形を抑制することも可能となる。
第1工程は、少なくとも1のノズルから放出された冷媒(例えば、冷却水流。以下において、「水流」という。)が当たる鋼板の局所的領域について複数の条件にて熱流動解析を行う工程、である。
少なくとも1のノズルからの水流が当たる領域を局所的領域とし、この局所的領域について解析を行うのは、上述のようにノズルからの噴射圧力が高く、この領域で冷却水はほぼ独立した流動を示すからである。
第2工程は、上記第1工程で算出した、表面熱流束、鋼板表面温度、及び、鋼板表面の冷却媒体温度の平均値を、それぞれ算出する工程、である。
上記第1工程では、局所的領域における各位置での表面熱流束、鋼板表面温度、及び、鋼板表面の冷却媒体温度(水温)を算出した。第2工程では、これらを用いて、局所的領域における、表面熱流束の平均値、鋼板表面温度の平均値、及び、鋼板表面の冷却媒体温度の平均値を算出する。具体的には、表面熱流束、及び、鋼板表面温度については面積平均を、鋼板表面の冷却媒体温度(水温)については体積平均を算出する。上記第1工程で複数の条件についての解析を行っているため、第2工程では、同数の条件における、表面熱流束の平均値、鋼板表面温度の平均値、及び、鋼板表面の冷却媒体温度の平均値が算出される。
第3工程は、上記第2工程で算出した表面熱流束の平均値を、鋼板表面温度の平均値、及び、鋼板表面の冷却媒体温度の平均値で表した関係式を導出する工程、である。ここで、関係式を導出するとは、いわゆる沸騰曲線を導出することをいう。沸騰曲線は、例えば以下のように導出する。
第4工程は、鋼板の温度分布解析領域を、局所的領域以上の大きさの解析格子に分割する工程、である。ここで、鋼板の温度分布解析領域とは、温度分布を予測したい鋼板において温度分布を解析する領域である。鋼板の全体を解析する場合は、温度分布解析領域は鋼板の全領域である。第4工程では、後述する第5工程において冷却媒体温度分布や鋼板温度分布などを求めるため、温度分布解析領域を、局所的領域以上の大きさの解析格子に分割する。ここで、「解析格子」とは、数値計算を行う際のいわゆる計算メッシュと呼ばれるものである。第4工程では、第1工程の結果を踏まえ、後述する第5工程で用いる解析格子をどの程度の粗さ(大きさ)にすることが可能かを考えて、温度分布解析領域を解析格子に分割する。
第5工程は、第4工程で分割したすべての解析格子について、鋼板表面温度、及び、鋼板表面の冷却媒体温度(水温)を求め、上記第3工程で導出した関係式から、解析格子における表面熱流束を算出し、伝熱解析を行うことで各解析格子における金属板の温度を決定する工程である。
図4に示したように、本発明を用いることで、冷却装置全体といった広範囲と言える領域についても、その鋼板温度分布を予測することが可能となった。
また図8に、本発明による簡易計算、及び、本発明以外の方法である詳細計算によって得られた、冷却開始からの経過時間と厚鋼板の平均温度との関係を示した。図8の縦軸は厚鋼板の平均温度[℃]であり、同横軸は冷却開始からの経過時間[s]である。
2…滞留水
10…局所的領域
20…解析格子
Claims (3)
- 少なくとも1のノズルから放出された冷媒が当たる金属板の局所的領域について複数の条件にて熱流動解析を行う第1工程と、
前記局所的領域における、表面熱流束の平均値、金属板の表面温度の平均値、及び、金属板の表面における冷媒温度の平均値を算出する第2工程と、
前記表面熱流束の平均値と、前記金属板の表面温度の平均値、及び、前記金属板の表面における冷媒温度の平均値との関係式を導出する第3工程と、
金属板の温度分布解析領域を、前記局所的領域以上の大きさである解析格子に分割する第4工程と、
前記解析格子に分割された前記金属板の温度分布解析領域について、金属板の表面温度、及び、金属板の表面における冷媒温度を求め、前記関係式から表面熱流束を算出し、伝熱解析を行うことで各解析格子の金属板の温度を決定する第5工程と、
を有することを特徴とする、金属板の温度分布の予測方法。 - 前記第5工程において、熱流動解析により、前記金属板の表面温度、及び、前記金属板の表面における冷媒温度が求められることを特徴とする、請求項1に記載の金属板の温度分布の予測方法。
- 請求項1又は2に記載の金属板の温度分布の予測方法によって、冷却装置により冷却される金属板の温度分布を予測する温度分布予測工程と、
予測された金属板の温度分布を用いて前記冷却装置の動作を制御する冷却制御工程と、
を有することを特徴とする、金属板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011215824A JP5626173B2 (ja) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | 金属板の温度分布の予測方法及び金属板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011215824A JP5626173B2 (ja) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | 金属板の温度分布の予測方法及び金属板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013076593A true JP2013076593A (ja) | 2013-04-25 |
JP5626173B2 JP5626173B2 (ja) | 2014-11-19 |
Family
ID=48480179
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011215824A Active JP5626173B2 (ja) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | 金属板の温度分布の予測方法及び金属板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5626173B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115950916A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-04-11 | 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 | 一种物体表面热流密度检测方法、装置以及设备 |
Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63144814A (ja) * | 1986-12-08 | 1988-06-17 | Kawasaki Steel Corp | 冷却制御方法 |
JPH01299449A (ja) * | 1988-04-13 | 1989-12-04 | General Electric Co <Ge> | 部品の表面上の熱流束および熱伝達係数の分布を測定する方法および装置 |
JPH04679A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-01-06 | Hitachi Ltd | 座標格子作成支援方法及びその装置 |
JPH06256858A (ja) * | 1993-03-02 | 1994-09-13 | Nippon Steel Corp | 熱延鋼板の冷却方法 |
JPH10211515A (ja) * | 1997-01-29 | 1998-08-11 | Nkk Corp | 高温鋼板の冷却方法 |
JPH10216821A (ja) * | 1997-01-30 | 1998-08-18 | Nkk Corp | 高温鋼板の冷却方法および装置 |
JPH1194647A (ja) * | 1997-09-22 | 1999-04-09 | Nkk Corp | 高温鋼材の温度計測方法および装置 |
JPH11309507A (ja) * | 1998-04-28 | 1999-11-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼材冷却における熱流束予測方法およびそれを用いた冷却制御方法 |
JP2000317513A (ja) * | 1999-05-07 | 2000-11-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 熱延鋼板の巻取温度制御方法 |
JP2003130829A (ja) * | 2001-10-22 | 2003-05-08 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 定常的に流動する物質を含む系の温度分布解析方法 |
JP2005050137A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Sony Corp | 自動メッシュ生成装置、自動メッシュ生成方法及びプログラム |
JP2005315581A (ja) * | 2004-04-26 | 2005-11-10 | Toshiba Corp | 配管熱疲労の評価システム |
JP2006284214A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Honda Motor Co Ltd | 熱解析方法およびそのプログラム |
JP2009069080A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Nippon Steel Corp | 被測定物の将来温度推定方法、装置、及びコンピュータプログラム |
JP2010008312A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Nsk Ltd | 熱伝達率評価方法、及び熱伝達率評価装置 |
JP2011167754A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 厚鋼板の冷却制御方法、冷却制御装置および厚鋼板の製造方法 |
-
2011
- 2011-09-30 JP JP2011215824A patent/JP5626173B2/ja active Active
Patent Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63144814A (ja) * | 1986-12-08 | 1988-06-17 | Kawasaki Steel Corp | 冷却制御方法 |
JPH01299449A (ja) * | 1988-04-13 | 1989-12-04 | General Electric Co <Ge> | 部品の表面上の熱流束および熱伝達係数の分布を測定する方法および装置 |
JPH04679A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-01-06 | Hitachi Ltd | 座標格子作成支援方法及びその装置 |
JPH06256858A (ja) * | 1993-03-02 | 1994-09-13 | Nippon Steel Corp | 熱延鋼板の冷却方法 |
JPH10211515A (ja) * | 1997-01-29 | 1998-08-11 | Nkk Corp | 高温鋼板の冷却方法 |
JPH10216821A (ja) * | 1997-01-30 | 1998-08-18 | Nkk Corp | 高温鋼板の冷却方法および装置 |
JPH1194647A (ja) * | 1997-09-22 | 1999-04-09 | Nkk Corp | 高温鋼材の温度計測方法および装置 |
JPH11309507A (ja) * | 1998-04-28 | 1999-11-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼材冷却における熱流束予測方法およびそれを用いた冷却制御方法 |
JP2000317513A (ja) * | 1999-05-07 | 2000-11-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 熱延鋼板の巻取温度制御方法 |
JP2003130829A (ja) * | 2001-10-22 | 2003-05-08 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 定常的に流動する物質を含む系の温度分布解析方法 |
JP2005050137A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Sony Corp | 自動メッシュ生成装置、自動メッシュ生成方法及びプログラム |
JP2005315581A (ja) * | 2004-04-26 | 2005-11-10 | Toshiba Corp | 配管熱疲労の評価システム |
JP2006284214A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Honda Motor Co Ltd | 熱解析方法およびそのプログラム |
JP2009069080A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Nippon Steel Corp | 被測定物の将来温度推定方法、装置、及びコンピュータプログラム |
JP2010008312A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Nsk Ltd | 熱伝達率評価方法、及び熱伝達率評価装置 |
JP2011167754A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 厚鋼板の冷却制御方法、冷却制御装置および厚鋼板の製造方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPN7013004758; MYUNG JONG CHO, BRIAN G. THOMAS, and PIL JONG LEE: '"Three-Dimensional Numerical Study of Impinging Water Jets in Runout Table Cooling Processes"' METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS B 第39巻, 200808, p.593-602 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115950916A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-04-11 | 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 | 一种物体表面热流密度检测方法、装置以及设备 |
CN115950916B (zh) * | 2023-03-14 | 2023-05-26 | 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 | 一种物体表面热流密度检测方法、装置以及设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5626173B2 (ja) | 2014-11-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5392143B2 (ja) | 厚鋼板の冷却制御方法、冷却制御装置および厚鋼板の製造方法 | |
Hoogendoorn et al. | Leidenfrost temperature and heat-transfer coefficients for water sprays impinging on a hot surface | |
JP6327208B2 (ja) | 鋼片の加熱炉抽出温度予測方法及び加熱炉抽出温度予測装置 | |
JP5626173B2 (ja) | 金属板の温度分布の予測方法及び金属板の製造方法 | |
JP2014000593A (ja) | 熱延鋼板の温度むら予測方法、平坦度制御方法、温度むら制御方法、及び、製造方法 | |
CN103559334A (zh) | 一种层流冷却温度场的建模方法及系统 | |
JP6558060B2 (ja) | 厚鋼板の冷却制御方法、冷却制御装置、製造方法、および、製造装置 | |
Camporredondo S et al. | Analysis of thin-slab casting by the compact-strip process: Part I. Heat extraction and solidification | |
JP2020192578A (ja) | 鋼片の加熱炉抽出温度予測方法及び加熱炉抽出温度予測装置 | |
CN112528432B (zh) | 一种考虑非均匀二次冷却的连铸坯凝固传热计算方法 | |
JP6353385B2 (ja) | 厚鋼板冷却方法及び厚鋼板冷却装置 | |
Hardin et al. | Three-dimensional simulation of heat transfer and stresses in a steel slab caster | |
JP2013255943A (ja) | 鋼片の加熱炉抽出温度予測方法 | |
JP6650308B2 (ja) | 厚鋼板冷却方法及び厚鋼板冷却装置 | |
Speicher et al. | Estimation of plate temperatures in hot rolling based on an extended Kalman filter | |
Feng-Xian et al. | Effect of processing parameters on the relative density of spray rolling 7050 aluminum alloy strip | |
KR20130053093A (ko) | 연주기의 냉각수 온도 제어 장치 및 방법 | |
JP5696655B2 (ja) | 被冷却体の温度予測方法および金属板の製造方法 | |
JP2020169385A (ja) | 炉内ガス圧力の変動検知方法 | |
Tseng et al. | Impingement flux uniformity in nozzle spraying for industrial applications | |
JP5939002B2 (ja) | 凝固状態推定装置および凝固状態推定方法ならびに鋼の連続鋳造方法 | |
Ramstorfer et al. | Modelling of air-mist spray cooling heat transfer for continuous slab casting | |
KR102136042B1 (ko) | 금속 스트립의 온도를 결정하기 위한 방법 및 전자 디바이스, 관련 제어 방법, 컴퓨터 프로그램, 제어 장치 및 열간 압연 설비 | |
Hnizdil et al. | Spray cooling unit for heat treatment of stainless steel sheets | |
Fujimoto et al. | Experimental and numerical study of twin circular water jets impinging on a moving thin film |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130812 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131226 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140107 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140902 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140915 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5626173 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |