棒材精轧入口导卫装置冷却系统的理论分析与实验研究

论文摘要

在钢铁行业中,滚动导卫装置是轧制生产线上一关键部件,但由于装置在相当高的温度下工作,冷却状况又十分差,造成导卫装置的使用寿命平均只有几个小时,而其中问题最为突出的就是精轧入口导卫装置,因此对精轧入口导卫装置冷却系统的研究具有重要的理论和实际意义。 本文首先对精轧入口导卫装置冷却系统中的各冷却参数进行了理论设计计算,在对导辊传热分析的基础上,运用能量守衡这一基本物理规律建立了导辊对流换热的数学模型,从而计算出了为设计冷却系统所需要的对流换热系数,根据已确定的对流换热系数,应用流体力学中流速与流量的计算公式算出了冷却系统所需冷却水的流速与流量,采用强化传热中圆形射流矩阵的冷却形式设计冷却系统的喷射孔径大小与排列方式。 然后分析了在新的冷却系统下导辊的热交换及热传导等热行为,通过必要合理的简化,建立了导辊的二维瞬态温度场求解模型,实现了三维问题的二维简化,并运用ANSYS有限元软件对导辊瞬态温度场进行了高精度的仿真,导辊瞬态温度场仿真的结果从理论上证明了新的冷却系统能达到预期的冷却效果。 最后,在钢铁厂对新的导卫装置进行了现场应用试验,试验结果表明:所设计的冷却系统产生了相当好的冷却效果,使导卫装置的使用寿命大幅度延长,减轻了劳动强度,提高了生产效率,降低了生产成本,具有良好的经济效益和社会效益。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 导卫装置的概况
• 1.1.1 导卫装置的发展
• 1.1.2 导卫装置的结构与作用
• 1.2 导卫装置冷却系统的现状与发展
• 1.2.1 国内外的研究现状
• 1.2.2 导卫装置冷却系统的研究发展
• 1.3 导卫装置冷却系统的热学研究现状
• 1.4 课题研究方案确定
• 1.4.1 研究思路的确定
• 1.4.2 研究方案的制订
• 1.5 课题的内容、目的及意义
• 1.5.1 课题的内容
• 1.5.2 课题的目的与意义
• 第二章 导卫装置冷却系统的对流换热系数模型
• 2.1 引言
• 2.2 对流换热系数简介
• 2.3 对流换热系数模型的建立
• 2.4 对流换热系数的确定
• 本章小结
• 第三章 导辊温度场求解模型
• 3.1 引言
• 3.2 温度场求解的理论基础
• 3.2.1 傅立叶定律及导热微分方程
• 3.2.2 定解条件
• 3.2.3 求解方法
• 3.3 导辊温度场模型的建立
• 3.3.1 导辊的传热分析
• 3.3.2 计算模型的建立与简化
• 3.3.3 求解温度场的物理参数
• 3.3.4 导辊温度场边界条件的确定
• 本章小结
• 第四章 导辊温度场有限元仿真
• 4.1 温度场有限元法简介
• 4.1.1 有限元法的基本概念
• 4.1.2 温度场有限元法求解的步骤
• 4.2 ANSYS简介
• 4.2.1 引言
• 4.2.2 ANSYS的架构及典型分析过程
• 4.2.3 ANSYS的瞬态传热分析
• 4.3 导辊温度场仿真在ANSYS中的实现
• 4.3.1 导辊温度场的仿真过程
• 4.3.2 求解及后处理
• 4.3.3 结果及讨论
• 本章小节
• 第五章 导卫装置冷却系统的设计计算
• 5.1 引言
• 5.2 有关冷却水参数的确定
• 5.2.1 冷却水流速的计算
• 5.2.2 冷却水压的计算
• 5.2.3 冷却水流量的计算
• 5.3 冷却系统结构的设计
• 5.3.1 冷却系统喷射口的设计
• 5.3.2 冷却水路线的设计
• 本章小节
• 第六章 导卫装置冷却系统的试验
• 6.1 试验目的、任务及方案
• 6.1.1 试验目的
• 6.1.2 试验任务
• 6.1.3 试验方案
• 6.2 试验步骤
• 6.2.1 试验准备工作
• 6.2.2 试验过程及数据记录
• 6.3 试验结果及分析
• 6.3.1 试验结果
• 6.3.2 试验结果分析
• 本章小结
• 第七章 总结
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果