阐述水浴高线热水浴冷却中温度场数值模拟

论文导读：
摘要：高线轧后的热处理方式有空冷、水冷、铅浴等，其中运用最多最有代表性的是斯太尔摩空冷线。2010年，国内第一条热水浴冷却线试生产成功，其良好的冷却效果、优异的产品质量不仅满足了国内对精品高线的需求，还利于下游用户降低成本、减少环境污染，同时填补了国内在高线在线水浴韧化处理技术上的空白。本论文针对高线热水浴法冷却历程进行探讨，即对线材经热水浴冷却时的温度场进行有限元模拟。文中根据传热的三种形式浅析了热水浴冷却中的传热历程，结合导热定律及导热微分方程建立了高线冷却时的数学模型，并在浅析定解条件的基础上确定了整个冷却历程的初始条件及边界条件；结合沸腾换热的论述知识，确定了换热系数的大小；运用有限元浅析软件ANSYS10.0，结合现场实测数据，分别对高线非搭接点及搭接点处断面温度场进行了模拟，结果非搭接点处断面温度场的模拟值与实测值基本吻合，搭接点处断面温度场模拟值比实测值高18℃～28℃。通过比较模拟在同等条件下风冷时的线材温降，结果发现线材在风冷时的温降比在热水浴中冷却时的温降小46℃，可见热水浴冷却效率更高。关键词：高速线材论文热水浴论文温度场论文数值模拟论文
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ABSTRACT6-7
目录7-9

1. 绪论9-18

1.1 高速线材轧制概况9-12

1.1 国内外高线轧制技术的进展和近况9-10

1.2 线材轧制的主要技术及装备10-12

1.2 线材轧后制约冷却及其工艺12-15

1.2.1 线材生产中不足及轧后冷却12-13

1.2.2 轧后冷却工艺13-14

1.2.3 热水浴法冷却工艺14-15

1.3 课题探讨的近况、作用及内容15-18

1.3.1 探讨近况15-17

1.3.2 探讨作用17

1.3.3 探讨内容17-18

2. 传热原理及高线冷却模型的建立18-38

2.1 传热学论述基础18-24

2.

1.1 温度场18

2.

1.2 三种热量传递方式18-20

2.

1.3 导热定律20-21

2.

1.4 导热微分方程21-23

2.

1.5 定解条件23-24

2.2 高线控冷历程温度场模型的建立24-30

2.1 高线热水浴冷却历程中的换热浅析24-28

2.2 模型的建立28-30

2.3 冷却历程中传热的初始条件和边界条件30

2.3 相变潜热30-32

2.4 换热系数32-37

2.4.1 确定对流换热系数的策略32-33

2.4.2 蒸汽膜层内层流流动的换热模型及其诱导公式33-36

2.4.3 本论文换热系数的确定36-37

2.5 本章小结37-38

3. 实验的有限元模拟及浅析38-45

3.1 有限元模拟软件 ANSYS 介绍38

3.2 ANSYS 的剖析步骤38-39

3.3 线材厂介绍及现场相关工艺参数39

3.4 材料热物性参数39-40

3.5 几何模型与网格划分40-41

3.6 现场数据模拟结果41-44

3.6.1 温度场分布图41-43

3.6.2 温度变化曲线43

3.6.3 模拟小结43-44

3.7 本章小结44-45

4. 搭接点的温度场模拟及热水浴冷却的效率探讨45-50

4.1 搭接点的温度场模拟45-48

4.

1.1 搭接点冷却历程中的传热浅析45

4.

1.2 换热系数的确定45

4.

1.3 几何模型及网格划分45-46

4.

1.4 模拟结果46-47

4.

1.5 模拟小结47-48

4.2 热水浴冷却与风冷的冷却效率比较48-49

4.3 本章小结49-50

5. 结论50-51

参考文献51-54
致谢54-55
作者介绍55-56