钢管超快冷过程数学模型研究和开发.pdfVIP

第３６卷第２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３６ №．２ ２０１５年２月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｆｅｂ．２０１５ 钢管超快冷过程数学模型的研究与开发 １ １ １ ２ 冯莹莹 ，骆宗安 ，王立鹏 ，回楠木 （１．东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，辽宁沈阳１１０８１９；２．东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳１１０８１９） 摘　 要：为了提高钢管超快冷过程的温度控制精度、冷却均匀性以及组织性能控制的精准度，分析了钢管超快冷过程的 换热机理，确定射流冲击为钢管超快冷过程的主要换热方式。 利用反传热法对钢管表面换热系数进行测定；利用导热方 程，建立钢管超快冷过程射流冲击换热数学模型，采用第三类边界条件和有限差分法求解该数学模型。 应用此数据模型 可以计算特定温度范围内的平均冷却速度和所用时间，也可以计算一定时间范围内的温降和平均冷却速度。 经现场测 试，由该数学模型计算得到的温降曲线与实际温降曲线基本相同，模型计算精度很高，具有可应用性和执行性。 关键词：钢管；超快冷；射流冲击换热；数学模型 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１３１００６５ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｏｉ／ １０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１３１００６５．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＦ３１，ＴＧ３３５．７１　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１５）０２⁃０２５２⁃０５ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｕｌｔｒａ⁃ｆａｓｔ ｃｏｏｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ １ １ １ ２ ＦＥＮＧ Ｙｉｎｇｙｉｎｇ ，ＬＵＯＺｏｎｇ′ａｎ ，ＷＡＮＧ Ｌｉｐｅｎｇ ，ＨＵＩ Ｎａｎｍｕ （１． Ｔｈｅ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ ＲｏｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０８１９，Ｃｈｉｎａ；２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０８１９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｃｏｏｌｉｎｇ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｍｉ⁃ ｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｕｒｉｎｇｕｌｔｒａ⁃ｆａｓｔｃｏｏｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆ ａｓｔｅｅｌｐｉｐｅ，ｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆ ｃｏｏｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈａｔ ｊｅｔ ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ ｗａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｗａｙ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｕｌｔｒａ⁃ｆａｓｔ ｃｏｏｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｐｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｓｅ ｈｅａｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅｊｅｔｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｕｌｔｒａ⁃ｆａｓｔｃｏｏｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｂｕｉｌｔｕｓｉｎｇｈｅａｔｃｏｎ⁃ ｄｕｃｔｉｏｎ ｅｑｕａｔｉｏｎ，ａｎｄｉｔｉｓｓｏｌｖｅｄｂｙｔｈｅｔｈｉｒｄｂｏｕｎｄａｒｙ