1 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 国内外超快速冷却技术研究现状 1

1.3 中厚板超快速冷却难点及关键技术 3

1.4 课题背景、研究目标和研究内容 4

2 高温钢板射流冲击冷却换热机理研究 6

2.1 高温钢板水冷换热基本原理 6

2.1.1 沸腾换热原理 6

2.1.2 沸腾换热过程中的气泡状态 6

2.1.3 层流冷却换热机理 8

2.1.4 垂直射流冲击冷却换热机理 9

2.1.5 倾斜射流冲击冷却换热机理 10

2.2 射流冲击换热特性研究 11

2.2.1 Re和Pr计算 11

2.2.2 Nu计算及射流换热特性分析 12

2.3 射流冲击换热数学模型的建立 13

3 中厚板超快速冷却条件下的温度场解析模型 16

3.1 导热微分方程 16

3.2 相变潜热计算方法 17

3.2.1 相变开始温度计算0 17

3.2.2 相变转变量计算 19

3.2.3 相变潜热计算 21

3.3 钢板热物性参数处理 23

3.3.1 确定热传导率 23

3.3.2 确定钢板密度 24

3.3.3 确定热扩散率 24

3.4 钢板内部导热有限元解析模型的建立 25

3.5 换热系数模型的建立 27

3.6 厚向平均温度处理方法 28

3.7 瞬时冷却速度计算模型的建立 29

4 中厚板多功能冷却装备研发 31

4.1 湍流射流的控制方程和标准k-ε模型 31

4.1.1 湍流射流的控制方程 31

4.1.2 标准k-ε模型 33

4.2 整体狭缝式喷水系统的结构设计 36

4.2.1 整体狭缝式喷嘴设计 36

4.2.2 狭缝倾斜射流冲击流体流动规律分析 36

4.3 阵列式高密快冷喷嘴的结构设计 40

4.3.1 高密快冷喷嘴设计 40

4.3.2 圆形倾斜射流冲击流体流动规律分析 41

4.4 超快速冷却整体装备的开发与集成 53

4.4.1 上冷却区域内集管配置 54

4.4.2 上下集管对称布置配置 56

4.4.3 挡水辊切分冷却单元 57

4.4.4 上下水量配比控制 57

4.4.5 残水控制 58

4.4.6 液压多缸同步保护系统设计 58

4.4.7 超快速冷却装备的整体集成 59

5 高精度冷却路径控制系统研发 61

5.1 控制系统组成 61

5.1.1 基础自动化控制系统 61

5.1.2 过程自动化控制系统 62

5.1.3 冷却工艺参数优化窗口 68

5.1.4 超快冷系统与相关系统的无缝衔接 69

5.2 超快速冷却系统关键控制技术 70

5.2.1 压力-流量耦合快速高精度控制 70

5.2.2 高精度钢板位置微跟踪技术 74

5.2.3 纵向均匀性自动控制技术 75

5.2.4 横向均匀性自动控制技术 77

5.2.5 实测温度检测与处理 78

5.2.6 冷却路径控制 83

6 冷却工艺策略及温度场分析 86

6.1 各冷却工艺参数下温度场模拟分析 86

6.1.1 不同厚度规格条件下温度场分析 87

6.1.2 不同水流密度条件下温度场分析 89

6.2 各冷却策略下温度场模拟分析 90

7 中厚板超快速冷却技术的应用 98

7.1 超快冷技术应用概况 98

7.1.1 鞍钢厚板4300mm轧机轧后快速冷却系统 98

7.1.2 首秦中厚板厂4300mm轧后冷却系统 99

7.1.3 南钢2800mm轧后超快速冷却设备研制及工艺开发 100

7.1.4 三钢3000mm中厚板厂轧后超快速冷却系统 102

7.1.5 南钢4700mm宽厚板工程控制冷却装置 103

7.1.6 新余3800mm超快冷设备技术集成与工艺创新项目 104

7.1.7 韶钢板材部3450mm生产线增设超快速冷却系统工程 106

7.2 超快冷系统实际应用效果 107

7.2.1 终冷温度高精度控制 107

7.2.2 冷却速率大范围无级调节 107

7.2.3 良好板形控制 108

7.2.4 良好表面质量控制 109

7.2.5 多彩的在线热处理工艺 109

8 基于新一代TMCP工艺的高品质节约型产品研发 111

8.1 新一代TMCP工艺UFC-F的应用 111

8.1.1 低成本Q345系列产品 111

8.1.2 低成本Q460q系列产品工业试制 114

8.1.3 低成本AH36船板的试制 115

8.2 新一代TMCP工艺中UFC-B的应用 117

8.2.1 管线钢的超快冷工艺开发 117

8.2.2 工程机械用钢的超快冷工艺开发 123

8.2.3 水电钢的超快冷工艺开发 130

8.2.4 储罐用钢的超快冷工艺开发 132

8.3 新一代TMCP工艺中UFC –M(DQ)的应用 133

9 结论 135

参考文献 136