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摘要1

1 绪论3

1.1 引言3

1.2 国内外超快速冷却技术研究现状4

1.3 中厚板超快速冷却难点及关键技术5

1.4 课题背景、研究目标和研究内容7

2 高温钢板射流冲击冷却换热机理研究9

2.1 高温钢板水冷换热基本原理9

2.1.1 沸腾换热原理9

2.1.2 沸腾换热过程中的气泡状态10

2.1.3 层流冷却换热机理10

2.1.4 垂直射流冲击冷却换热机理12

2.1.5 倾斜射流冲击冷却换热机理14

2.2 射流冲击换热特性研究15

2.2.1 re和pr计算15

2.2.2 nu计算及射流换热特性分析16

2.3 射流冲击换热数学模型的建立17

3 中厚板超快速冷却条件下的温度场解析模型19

3.1 导热微分方程19

3.2 相变潜热计算方法20

3.2.1 相变开始温度计算21

3.2.2 相变转变量计算23

3.2.3 相变潜热计算24

3.3 钢板热物性参数处理26

3.3.1 确定热导率26

3.3.2 确定钢板密度27

3.3.3 确定热扩散率27

3.4 钢板内部导热有限元解析模型的建立28

3.4.1 有限单元网格划分30

3.4.2 时间步长确定30

3.5 换热系数模型的建立31

3.6 厚向平均温度处理方法31

3.7 瞬时冷却速度计算模型的建立33

4 中厚板多功能冷却装备研发34

4.1 湍流射流的控制方程和标准k-ε模型34

4.1.1 湍流射流的控制方程34

4.1.2 标准k-ε模型36

4.2 整体狭缝式喷水系统的结构设计39

4.2.1 整体狭缝式喷嘴设计39

4.2.2 狭缝倾斜射流冲击流体流动规律分析39

4.3 阵列式高密快冷喷嘴的结构设计44

4.3.1 高密快冷喷嘴设计44

4.3.2 圆形倾斜射流冲击流体流动规律分析45

4.4 超快速冷却整体装备的开发与集成59

4.4.1 上冷却区域内集管配置59

4.4.2 上下集管对称布置配置61

4.4.3 挡水辊切分冷却单元63

4.4.4 上下水量配比控制64

4.4.5 残水控制64

4.4.6 液压多缸同步保护系统设计65

4.4.7 超快速冷却装备的整体集成65

5 高精度冷却路径控制系统研发67

5.1 控制系统组成67

5.1.1 基础自动化控制系统67

5.1.2 过程自动化控制系统68

5.1.3 冷却工艺参数优化窗口75

5.1.4 超快冷系统与相关系统的无缝衔接76

5.2 超快速冷却系统关键控制技术76

5.2.1 压力-流量耦合快速高精度控制76

5.2.2 高精度钢板位置微跟踪技术81

5.2.3 纵向均匀性自动控制技术82

5.2.4 横向均匀性自动控制技术84

5.2.5 实测温度检测与处理85

5.2.6 冷却路径控制91

6 冷却工艺策略及温度场分析95

6.1 各冷却工艺参数下温度场模拟分析95

6.1.1 不同厚度规格条件下温度场分析96

6.1.2 不同水流密度条件下温度场分析98

6.2 各冷却策略下温度场模拟分析100

6.2.1 通过式冷却模式100

6.2.2 特殊冷却模式105

7 中厚板超快速冷却技术的应用107

7.1 超快冷技术应用概况107

7.1.1 鞍钢厚板4300mm轧机轧后快速冷却系统107

7.1.2 首秦中厚板厂4300mm轧后冷却系统108

7.1.3 南钢2800mm轧后超快速冷却设备研制及工艺开发109

7.1.4 三钢3000mm中厚板厂轧后超快速冷却系统111

7.1.5 南钢4700mm宽厚板工程控制冷却装置113

7.1.6 新余3800mm超快冷设备技术集成与工艺创新项目114

7.1.7 韶钢板材部3450mm生产线增设超快速冷却系统工程115

7.2 超快冷系统实际应用效果117

7.2.1 终冷温度高精度控制117

7.2.2 冷却速率大范围无级调节117

7.2.3 良好板形控制118

7.2.4 良好表面质量控制119

7.2.5 多彩的在线热处理工艺119

8 基于新一代tmcp工艺的节约型高品质产品研发122

8.1 新一代tmcp工艺Ufc-f的应用122

8.1.1 低成本q345系列产品122

8.1.2 低成本q460q系列产品工业试制126

8.1.3 低成本船板ah36的试制126

8.2 新一代tmcp工艺中Ufc-b的应用128

8.2.1 管线钢的超快冷工艺开发128

8.2.2 工程机械用钢的超快冷工艺开发136

8.2.3 水电钢的超快冷工艺开发145

8.2.4 储罐用钢的超快冷工艺开发148

8.3 新一代tmcp工艺中Ufc-m（dq）的应用149

9 结论152

参考文献154