钢管超快冷过程数学模型的研究与开发

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）

钢管超快冷过程数学模型的研究与开发

冯莹莹1，骆宗安1，王立鹏1，回楠木2

（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）

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。

钢管；超快冷；射流冲击换热；数学模型

以超快冷为核心的新一代TMCP技术在热轧板材、型材、棒材方面的生产应用已十分广泛［1⁃8］，但在钢管领域，其工业推广目前尚处起步阶段。区别于常规的“内喷外淋式”、“环形喷淋式”和“浸入式”等钢管冷却形式［9⁃12］，东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室自主研发的三层储水式环形斜缝喷嘴［13］使水流以一定的角度沿钢管运行方向将一定压力的水喷射到钢管表面，将钢管表面残存水与钢管之间形成的蒸气膜吹扫掉，从而达到钢管与冷却水之间的完全接触，实现核沸腾。……