帶鋼層冷機理公式

1、系統(tǒng)參數(shù)參考4帶鋼速度4.012.6m/s（也有某扎鋼廠為0.84.5m/s）,帶鋼終軋溫度950850C,帶鋼卷取溫度550650C,冷卻水量5400m3/h（上下集管各2700m3/h）,側(cè)噴水水壓0.81.0MPa,側(cè)噴壓縮空氣壓力0.50.7MPa。41.熱輻射13根據(jù)Stefen-Boltzman定律，帶鋼表面熱輻射產(chǎn)生的熱流密度qr，與換熱系數(shù)hr分別為:T+2734a100T+2734TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark16 q=oqr100qh=rTTsa式中，帶鋼的黑度；o熱輻射系數(shù)，即Stefen-Boltzman系數(shù)，a=5.67W/m2K

2、4；Ts帶鋼表面溫度，C；Ta環(huán)境溫度，C；a假設(shè)帶鋼在空冷時的散熱面積為2Ar，其體積為Vr，那么在dT時間內(nèi)散失的熱量dQr為:T+2734T+2734dQ=2qAdT=2AodT0Trrr100100式中，黑度確定：當(dāng)氧化鐵皮較多時取O.8，剛軋出的平滑表面可取O.55O.62Ar帶鋼空冷時的散熱面積，m2；同時dQr的散失引起帶鋼溫度的下降dT，則VdTrCPTdQr=pT式中，pT一帶鋼密度，kg/m3；cpT帶鋼比熱，J/（kgK）；Vr帶鋼體積，m3；假設(shè)只存在熱輻射，可以得到以下推倒:2AorT+2734s+273100dT=pTcTVdTpr于是：2AordTdT=pTcTV

3、prT+273s1004Ta100+2734簡化求解，忽略Ta、Ta等于帶鋼平均溫度T、aaCp取平均比熱、p取平均密度，得到下式:-273-13T+273一36atT2=100+100100cphp2.對流傳熱2.1空氣對流傳熱1一般認為，對流引起的溫降應(yīng)當(dāng)表達為輻射引起溫降的某一百分數(shù)：T=kATcvcvr式中，kcv空氣對流和輻射引起的溫降間的比率，根據(jù)不同的研究結(jié)果，其值在0.010.22間變化；可以把對流換熱系數(shù)與熱輻射換熱系數(shù)綜合考慮，對流造成的熱損失為熱輻射7%10左右。水對流傳熱3當(dāng)冷卻水連續(xù)接觸帶鋼表面時，通過帶鋼外表面所傳遞的熱量可以表示為：dQ=-2FaT-T0dT式中，

4、T帶鋼溫度，C；T0冷卻水溫度，C；2F帶鋼與冷卻水相接觸的面積(忽略軋件的側(cè)面積)，m?t熱交換的時間，h；a對流換熱系數(shù)，它表征對流換熱的強度,即軋件與介質(zhì)溫度為1C的條件下，單位面積在單位時間內(nèi)所散失的熱量，W/(mC)當(dāng)軋件的溫降為dT時，則軋件的熱含量變化還可表示為：dQ=cppFhdT若僅考慮水冷情況，對流溫降公式為：-2adT=T-TdTcph0p式中，h一帶鋼厚度，mm；cp一帶鋼比熱，J/(kgC)；p一帶鋼密度，kg/m3。于是積分得：-2aLT=T+TTexp-2010cphvp式中，L冷卻區(qū)域的長度，m；v帶鋼運行速度，m/s。3.傳導(dǎo)傳熱2物體的導(dǎo)熱過程是通過傅立葉導(dǎo)

5、熱定律來描述的，具體表達式如下：q=入gradt式中，gradt為物體的溫度梯度，K/m；q為導(dǎo)熱熱通量，W/m2；入為導(dǎo)熱系數(shù)，W/(mK)。根據(jù)能量守恒定律和傅立葉導(dǎo)熱定律，可以得出具有內(nèi)熱源的三維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程，其表達式如下：dtddtddtddtpcdT=dX（入dX+dy（入dy+dZ（入dZ+q式中，q為單位時間和單位體積內(nèi)的發(fā)熱量，J;t為鋼板的表面溫度，C；T為時間，s；p為密度，kg/m3；入為鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)，kJ/mhT；c為比熱容，kJ/mT；x為鋼板厚度方向坐標，mm；y為鋼板寬度方向坐標，mm；z為鋼板長度方向坐標，mm。當(dāng)導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)并且導(dǎo)熱無內(nèi)熱源時，上式可

6、簡化為：dtd2td2td2tdT=adX2+麗+融式中，a=厶，稱為導(dǎo)溫系數(shù)，m2s。PC上述導(dǎo)熱微分方程結(jié)合相應(yīng)的初始條件和邊界條件，可以進行求解，獲得任意時刻的溫度場。4.相變潛熱1在熱力學(xué)中系統(tǒng)的摩爾熱焙可表示為：H=G-TdGdTp式中，G系統(tǒng)的摩爾吉布斯能；T系統(tǒng)的溫度。對于多相的混合組織，含有奧氏體（Y）、鐵素體相（pa、ea、ma）、以及共析滲碳體（ec）,摩爾吉布斯能為：G=尸Gy+嚴aGpa+嚴aGea+嚴aGma+廣Gee式中，/0各相0的份數(shù)；G0各相0的摩爾吉布斯能。對于奧氏體、鐵素體相（0）和滲碳體（C），吉布斯能為:G0=nX0u0iii=1Gc14M=3UCM3

7、c式中，u0和U禮c表示化學(xué)勢，X0和yM表示各相組分。摩爾比熱用下式計算：d2GC=-TpdT2p相變潛熱如下式：H-H-T0CdtL=T0T1-pfTy0-fTy1式中，T0、T1分別為相變開始和結(jié)束溫度；Ht-Ht相變過程熱焓變化；f；-年01T0T1T0T1相變過程奧氏體份數(shù)變化。5.關(guān)鍵參數(shù)處理5.1比熱系數(shù)3常用鋼種的比熱如下表。Tab*4ISpeciIkHeatfl.DSHC旣刪023%C中0.4%CSrM.SD.6270.62?0.627詢a0.6X7450-5Q00劇0.16520.66S500-3500.702oam0.70(20.650.702550-WW0.7520.7

8、44咖0100.752D.W2075ft?850.7270.7D265&-7Q0仇閒1oasjfr.844GJdSi0.S27700-750LL031.IJ61.429.5S00.902D.B6IO.WI0.6IS1362SOO-B500.802山瞞10.7440.5D9Oj6IO85&IDOlKMOJD030.3430.62790050030j6320.61?Q.61?旳(MOWO-WU0-652朋町0.610.635J000-10500顧060(W8520.6J50.643比熱計算方法如下：計算鋼種的權(quán)重。設(shè)當(dāng)前鋼板的含碳量為c,處于上表含碳量為C和C2的鋼種之間,CC2。當(dāng)前鋼板相對于含

9、碳量為C的鋼種的權(quán)重為wx=-C2-C，相對于含碳量為C2的鋼種的權(quán)重為C2-C1w2=-C-C。2C2-C1查表得到含碳量為勺的鋼種當(dāng)前溫度下的比熱為CP，含碳量為C2的鋼種當(dāng)前溫度下的比熱為cp2。鋼板當(dāng)前溫度下的比熱為，CP=WCP+w2CP2。5.2導(dǎo)熱系數(shù)3導(dǎo)熱系數(shù)又稱熱導(dǎo)率，是指一定溫度梯度下單位時間單位面積上傳導(dǎo)的熱量，單位為W/(mK)。常用鋼種不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)如下表。農(nóng)斗-2熱傳昴系數(shù)去代湖*Table4*2Thermal-conductivitvcoeflicienL遢廈匸魏騰鋼叩彌Q鎮(zhèn)靜豳衛(wèi)侗加低碳銅0加輛C中碳鋼(H鍬：Si-N4n劃40046.520044,775

10、542.682141.86830.935845043.496242.333241.053?4D.239S30.9J5S50041.0539239839309438.146430.935855039.309438.146437.661236.053030.586?60037.681236.D5335.5E7833.95963GJ21765036.05533.9596巧旳631215129.307670033,95%31.866231.S66230.121728.O2S375011.866229J72S28V3527.214226.4QQI&0030.121728.493525.934924.65

11、5625,1208S5027.679427.214125.934924,655625.120890022214226J49026Am25.586025.5K6095027.214227.214226.74925.9J4Q25.9349100027.679427,679427.214226.74926.4&01水冷換熱系數(shù)3不同的實驗條件下?lián)Q熱系數(shù)差別很大，最小可到0.398kW/(m2T)，最大超過了200kW/(m2T)。因此很難選擇一個方程滿足設(shè)定值與測量值的一致性。層流冷卻時，水流撞擊面處的換熱能力比整體的換熱能力大很多，但考慮到實際的設(shè)備狀態(tài)，常常選用平均的換熱系數(shù)模型：9.72X105w0.355X1.1632.501.5咤咕D0-643pFp式中，W水流密度，m3/minm2；D噴嘴直徑，m；pl軋制方向噴嘴間距，m；pc垂直于軋制方向噴嘴的間距，mts帶鋼表面溫度，T；tw冷卻水溫，To空冷換熱系數(shù)2在自然空冷條件下，熱輻射是影響空冷的主要因素。忽略對流和與輥道的熱傳導(dǎo)，得到空冷換熱系數(shù)可表示為：T+2734s100T+2734a100/TTsa式中，A自學(xué)習(xí)系數(shù)；黑度；a斯蒂芬-波爾茲曼系數(shù)。當(dāng)鋼板表面產(chǎn)生的氧化鐵皮比較多時，一般取0.8左右，當(dāng)表面較為光滑時一般在0.550.65之間取值?？梢赃m當(dāng)增大黑度以彌補空氣對流和與輥道熱傳導(dǎo)熱量損失，如表面氧化