热轧带钢层流冷却过程的有限元模拟.pdfVIP

  热轧带钢层流冷却过程温度的有限元模拟计算 龚羽      时旭  （宝钢股份有限公司 研究院（技术中心）冶金工艺所，上海 201900 ）    摘要：本文采用ABAQUS 商业有限元软件对热轧带钢层流冷却过程的温度场进行了分析计算。通过编译用户子程序实现 复杂换热边界条件，换热条件考虑了上下喷嘴布置不同及宽度方向换热不均匀的情况。模拟结果与现场实测数据相比非 常吻合。这对进一步分析温度均匀性改善措施、提高控制模型精度以及指导现场生产具有重要意义。  关键词：热轧 层流冷却 温度场 有限元    FEM Caculation of Temperature Distribution of Hot Strips On the Run‐Out Table  Yu GONG, Xu SHI  Metallurgical Process Dept., Research Institute(RD Center), Baosteel, 201900    ABSTRACT: The temperature distribution of the hot strips on the ROT was calculated and analyzed using commercial FEM based  software ABAQUS in this paper. The complicated heat transfer coefficients of strips, including the effect of the position of top  and bottom nozzles and the nonuniform heat transfer coefficient along the width direction were defined by user subroutine.  The calculated results were in good agreement with the actual mill data. It’s helpful using this FEM model for further analysis to  improve the temperature distribution uniformity and to improve the accuracy of online control model.  Key Words: Hot Rolling, Laminar Cooling, Temperature Field, FEM    1. 前言 热轧过程中的温度控制（加热温度，终轧温度及卷取温度）是控制热轧带钢产品质量的一个重要指标。热轧带 钢层流冷却的作用是使带钢在精轧出口后以一定的冷却速度将带钢冷却到指定的卷取温度，以获得满足要求的组织 结构、形态和晶粒尺寸，从而使带钢的力学性能、加工性能满足用户要求。因此精确的计算层流冷却过程中带钢的 温度变化，准确的使带钢达到卷取温度，对于热轧带钢生产来说非常重要。  本文较为全面的考虑了热轧带钢层流冷却上下冷却喷嘴布置的不同，及带钢宽度方向换热不均匀的情况。采用 用户子程序对热轧带钢层流冷却过程上下表面及带钢宽度方向的换热系数进行定义，确保了计算精度。  2. 模型建立 实际生产中，钢板在整个冷却区运行，经历着不同的换热条件，比如此刻是水直接接触冷却，下一时刻就变成 了残留水冷却或者空冷。在有限元分析过程中，将钢板视为静止不动，通过开发用户子程序从而实现换热边界条件 随时间的变化。  2.1 几何模型 热轧带钢生产在层流冷却工序段是连续的生产，模型中考虑一定长度的带钢进行计算，如图1 所示。      图1 带钢模型及其有限元网格