[發(fā)明專利]一種計(jì)算連鑄坯高壓水除鱗對(duì)流換熱系數(shù)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810364282.1
• 申請(qǐng)日: 2018-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN108372208A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高朋;卓越
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 九江學(xué)院
• 主分類號(hào): B21B45/08
• 分類號(hào): B21B45/08;B22D11/12
• 代理公司: 南昌新天下專利商標(biāo)代理有限公司 36115
• 代理人: 謝德珍

一種計(jì)算連鑄坯高壓水除鱗對(duì)流換熱系數(shù)的方法，屬于金屬熱加工軋制工藝領(lǐng)域。主要包括以下步驟：根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的高壓水除鱗鋼板內(nèi)部冷卻曲線，利用反傳熱法計(jì)算高壓水除鱗換熱系數(shù)，最后獲得換熱系數(shù)與鋼板表面溫度、水流密度的關(guān)系；利用非線性回歸方法得到高壓水除鱗換熱系數(shù)和水流密度、鋼板溫度之間的數(shù)學(xué)模型；采用回歸得到的高壓水除鱗換熱系數(shù)模型計(jì)算中厚板廠實(shí)際工況的換熱系數(shù)，并根據(jù)計(jì)算得到的換熱系數(shù)模擬連鑄坯的溫度場(chǎng)；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)連鑄坯表面溫度，與有限元模擬溫度進(jìn)行比較，誤差較小，證明采用本發(fā)明回歸的高壓水除鱗換熱系數(shù)模型合理，計(jì)算的換熱系數(shù)準(zhǔn)確。本發(fā)明提出的換熱系數(shù)模型可以應(yīng)用于熱軋廠連鑄坯高壓水除鱗換熱系數(shù)的計(jì)算，有較好的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種計(jì)算連鑄坯高壓水除鱗對(duì)流換熱系數(shù)的方法，屬于金屬熱加工軋制工藝領(lǐng)域，尤其適用于熱軋廠連鑄坯高壓水除鱗工藝參數(shù)經(jīng)常變化的除鱗換熱系數(shù)的計(jì)算。

背景技術(shù)

連鑄坯在去除氧化鐵皮的同時(shí)，大量的高壓水對(duì)連鑄坯表面也進(jìn)行了高強(qiáng)度的冷卻，使連鑄坯產(chǎn)生溫降。在高壓水除鱗過程中，高壓水與連鑄坯之間的對(duì)流換熱系數(shù)是溫度場(chǎng)分析的重要參數(shù)。只有計(jì)算出合理的高壓水除鱗換熱系數(shù)，才能建立準(zhǔn)確的軋制前溫度場(chǎng)模型，合理控制軋制規(guī)程，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高成材率。目前相關(guān)學(xué)者在計(jì)算高壓水除鱗換熱系數(shù)時(shí)僅考慮了部分因素的影響，計(jì)算得到的高壓水除鱗換熱系數(shù)相差較大，由此造成后序溫度場(chǎng)分析不準(zhǔn)確。因此，有必要對(duì)高壓水除鱗對(duì)流換熱系數(shù)進(jìn)行分析研究，建立比較實(shí)用、完善的數(shù)學(xué)公式，本發(fā)明具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明其目的就在于提供一種計(jì)算連鑄坯高壓水除鱗對(duì)流換熱系數(shù)的方法，解決了目前相關(guān)學(xué)者在計(jì)算高壓水除鱗換熱系數(shù)時(shí)僅考慮了部分因素的影響，計(jì)算得到的高壓水除鱗換熱系數(shù)相差較大，由此造成后序溫度場(chǎng)分析不準(zhǔn)確的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的而采取的技術(shù)方案是，一種計(jì)算連鑄坯高壓水除鱗對(duì)流換熱系數(shù)的方法，該步驟如下：

步驟1、在待測(cè)鋼板上距離鋼板上表面3-5mm處鉆孔，將熱電偶置于孔內(nèi)，然后將鋼板加熱、保溫均勻后移出，采用高壓水對(duì)鋼板表面產(chǎn)生的氧化鐵皮進(jìn)行除鱗；置于鋼板內(nèi)部的熱電偶將測(cè)到的鋼板內(nèi)部溫度通過采集卡發(fā)送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)繪制除鱗冷卻曲線，即得到此種實(shí)驗(yàn)條件下的鋼板除鱗內(nèi)部冷卻曲線；

步驟2、改變鋼板加熱溫度，除鱗壓力，除鱗距離等參數(shù)測(cè)得多組鋼板除鱗內(nèi)部冷卻曲線；

步驟3、根據(jù)反傳熱原理和實(shí)驗(yàn)測(cè)得的鋼板內(nèi)部溫度冷卻曲線，采用DEFORM有限元軟件計(jì)算各種實(shí)驗(yàn)條件下的高壓水除鱗對(duì)流換熱系數(shù)；

步驟4、整理各組高壓水除鱗對(duì)流換熱系數(shù)和對(duì)應(yīng)條件下水流密度、鋼板表面溫度之間的關(guān)系，并匯總成表格；

步驟5、根據(jù)多變量非線性擬合理論，擬合高壓水除鱗對(duì)流換熱系數(shù)和水流密度、鋼板表面溫度之間的非線性表達(dá)式，并回歸出待定系數(shù)，得到高壓水除鱗對(duì)流換熱系數(shù)公式；

步驟6、采用回歸的高壓水除鱗對(duì)流換熱系數(shù)公式計(jì)算中厚板廠實(shí)際工況下的換熱系數(shù)；

步驟7、根據(jù)計(jì)算得到的高壓水除鱗換熱系數(shù)模擬中厚板連鑄坯除鱗溫度場(chǎng)；

步驟8、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)連鑄坯表面溫度，并與數(shù)值模擬的溫度進(jìn)行比較，以此驗(yàn)證采用本發(fā)明計(jì)算得到的高壓水除鱗換熱系數(shù)是合理的。

所述步驟1鋼板的加熱溫度在1000～1200℃之間，高壓水除鱗壓力在10～25MPa范圍內(nèi)，除鱗噴嘴距鋼板表面的距離在100～250mm之間；鋼板的長(zhǎng)×寬×厚尺寸為200mm×150mm×25mm，鋼板的熱傳導(dǎo)率為50W/m·℃，比熱為875J/kg·℃，密度為7870kg/m3，冷卻水的溫度為20.1℃。