收藏本站
《东北大学 》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

中厚板轧后冷却过程温度场解析解研究与应用

于明  
【摘要】:中厚板轧后冷却过程自动控制是控冷技术得到有效、稳定、精确实施的重要保障,其中冷却过程温度模型是提高温度控制精度的核心和关键。随着计算机技术的快速发展,数值解法得到了广泛的应用,目前温度场有限差分计算模型已成功实现了在线应用,温度控制精度有了明显提高。温度场解析解法由于只能用于求解比较简单的问题,对于实际冷却过程的复杂情况无能为力,因而在工程实际中极少应用。但是解析解具有不可替代的理论价值,在认识问题本质,分析不同变量之间的物理关系,以及作为标准解用于检验和发展数值解法等方面都起到至关重要的作用。为此,本文以中厚板轧后冷却过程为研究对象,从简化条件下的温度场解析解研究入手,对解析解描述的温度分布规律进行了深入研究,结合实际重点探讨表面温度、心层温度与平均温度之间的对应关系,并基于此,对在线温度模型及离线模拟优化模型提出了改进方案。主要研究进展如下: (1)针对中厚板轧后冷却过程的特点,详细研究冷却过程温度场各种解法,包括:一维、二维、三维解析解法和一维显式、隐式、C-N格式,二维显式、ADI格式以及三维显式格式的有限差分解法。调试开发这些解法的计算程序,在统一计算条件下,解析与差分程序的计算结果具有很好的一致性。在此基础上,以解析解为基准,研究不同差分格式的稳定性和计算误差,并进一步通过程序运行时间的分析,探讨适于在线应用的差分格式及步长。研究结果对于在线温度模型差分方法的选定以及模型精度与实时性的分析有重要的参考价值。 (2)研究非稳态热传导过程正规阶段的温度分布规律,提出正规解概念。正规解的温度分布、心表温差及平均温度由表面温度和Bi数综合确定,在正规阶段,可通过正规解法来求解温度分布。给出正规阶段的判定方法:当正规解的计算偏差减小到工程误差允许范围以内时,标志导热过程进入正规阶段,并定义相应的无量纲时间Fo_m作为非正规阶段和正规阶段的分界点。分析表明,Fo_m并不是某一定值,具体根据偏差要求、正规解计算偏差初值和Bi值共同确定。 (3)针对边界条件和物性条件变化的实际情况,提出近似正规阶段概念。同样通过分析正规解计算偏差确定Fo_m值来判定近似正规阶段,在近似正规阶段,可应用正规解近似描述钢板的温度分布。经分析证实,钢板在水冷阶段前后的空冷过程中存在近似正规阶段,并且该阶段里的正规解温度分布是每一时刻实际温度分布的可能下限。特别得出,返红结束时刻可代替Fo_m值作为判定到达近似正规阶段的标志。 (4)结合解析解描述的温度分布规律,研究钢板水冷后返红过程发生机理,模拟计算出不同钢种规格钢板在不同冷却条件下的返红结束位置,为终冷温度控制及测温仪位置确定提供参考依据;同时得出较厚钢板需在矫直之前停留时间的参考值。进一步针对实际的返红过程,研究钢板内部温度值等于平均温度的位置变化情况,得出返红发生的明显区域为温度值等于平均温度的稳定位置至表面,即无量纲位置X=0.57~1部分,这一结果为分析返红过程温度回复对钢板组织性能的影响提供了参考数据。此外,研究钢板在水冷及之后返红过程心表温差和均表温差的变化规律,为合理制定冷却策略以及返红结束后心表温差和均表温差的估算提供理论指导。 (5)提出改进中厚板轧后冷却过程控制系统的思路和方法。确定返红结束后就近测温仪的实测表面温度作为终冷温度控制依据;将正规解计算嵌入到在线模型中,为模型设定计算和自学习计算提供较可信的温度分布和平均温度,可提高模型预报精度;离线模型扩展三个新的功能:返红过程分析、心表温差和均表温差分析以及正规解偏差分析,为在线模型控制精度提高起到促进作用。 本文基于温度场解析解所做的研究工作,对于中厚板轧后冷却过程温度模型精度的提高有重要的理论指导意义。其中定义的正规解为实时深入了解物体内部的温度分布提供了可靠的计算方法,具有实用价值。在中厚板生产过程中,中间坯在粗轧、精轧之间待温过程,钢板在冷床上的空冷过程等,都具备条件应用正规解法计算温度分布。钢板越厚,采用正规解法计算温度分布的意义越大。
【学位授予单位】:东北大学 
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG335.5

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 罗光政;刘鑫;范锦龙;刘相华;;棒线材免加热直接轧制技术研究[J];钢铁研究学报;2014年02期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孔金满;钢铁厂自动化系统的开发[J];鞍钢技术;1997年05期
2 侯安全,蔡庆伍,米振莉,徐福昌,赵永忠;中厚板轧后高密度管层流快冷控制模型[J];北京科技大学学报;2002年05期
3 蔡晓辉,张殿华,谢丰广,王国栋;中厚板控制冷却数学模型[J];东北大学学报;2003年10期
4 韩斌,周存龙,王国栋,刘相华;带钢控冷过程温度计算二次曲线方法分析与应用[J];东北大学学报;2005年10期
5 何纯玉;吴迪;王君;王国栋;;中厚板轧制过程计算机控制系统结构的研制[J];东北大学学报;2006年02期
6 冯光宏;蔡庆伍;宋佩莼;;中厚板轧后水幕冷却控制模型的研究[J];钢铁;1997年07期
7 刘相华,佘广夫,焦景民,张中平,彭良贵,王国栋;超快速冷却装置及其在新品种开发中的应用[J];钢铁;2004年08期
8 J.Chen;T.Nijhuis;;热轧机的新型冷却系统[J];钢铁;2005年11期
9 N.Champion;;西门子奥钢联的中厚板轧机技术与能力[J];钢铁;2006年04期
10 王昭东;袁国;王国栋;刘相华;;热带钢超快速冷却条件下的对流换热系数研究[J];钢铁;2006年07期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒸汽远红外干燥木材技术协作组;蒸汽远红外干燥木材过程中红外加热作用的初探[J];四川建筑科学研究;1984年02期
2 蒋首超,徐小洋,赵蕾,熊皓;钢结构防火涂料等效热传导系数的确定[J];四川建筑科学研究;2004年03期
3 隋晓红;连铸结晶器用Zr-Cr-Cu合金的净化及强化机理分析[J];鞍钢技术;2002年03期
4 任毅,王树人;螺旋埋弧焊管剩磁现象的研究[J];鞍钢技术;2004年04期
5 崔晓龙,万妮丽;大型锻件热处理过程的数值模拟研究[J];鞍钢技术;2004年06期
6 黄松;马玉璞;丛津功;韩鹏;;采用TMCP工艺生产40kg级高强度船用钢板的研究[J];鞍钢技术;2005年06期
7 孙蓟泉;周永红;;板形控制技术及应用[J];鞍钢技术;2006年04期
8 李文斌;费静;范垂林;王国明;刘明;;提高热轧带钢厚度精度研究[J];鞍钢技术;2008年01期
9 曹忠孝;李文斌;费静;李阳;苏红英;;高性能桥梁用钢HPS70W的研制开发[J];鞍钢技术;2009年02期
10 王国栋;姚圣杰;;超快速冷却工艺及其工业化实践[J];鞍钢技术;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张震;杨卫民;阎华;丁玉梅;;内置转子套管换热器的实验及数值模拟研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 李杰;景菁华;;承钢1780凸度和平直度控制的研究与应用[A];2011年河北省冶金信息化自动化年会论文集[C];2011年
3 林芸;赵强;方肇洪;;水平螺旋埋管地源热泵的研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
4 李新;方亮;赵强;张方方;方肇洪;;螺旋埋管地热换热器的线圈热源模型[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
5 王丽君;童朝南;尹怡欣;李擎;;大时滞监控AGC系统的自抗扰控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 王焱;胡海清;;数据驱动的热轧智能负荷分配[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
7 徐小青;韩庆;周石光;;新型热轧带钢层流冷却工艺控制系统[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
8 吴鹏松;吴朝野;周东华;;适应性非线性前馈控制系统在钢轨热处理中的应用研究[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
9 冯斌;李洁;孙燕京;;棒材飞剪切头控制数学模型的研究与优化[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
10 田野;崔凤玲;;自动宽度控制方法在热轧带钢宽度控制中的应用[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 侯立峰;高功率垂直腔面发射半导体激光器热理论与制备工艺研究[D];长春理工大学;2010年
2 穆勇;燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谷海峰;密度锁内水力特性的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
5 王德广;金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
6 刘芬;注射成型过程中多相聚合物相形态演变的建模与模拟[D];华中科技大学;2010年
7 江辉煌;砂井处理超软地基的固结计算[D];中国铁道科学研究院;2009年
8 王亚珍;基于热力耦合的界面摩擦机理的研究[D];华南理工大学;2010年
9 刘鹏;高效率泵浦耦合及光纤激光器关键技术研究[D];北京交通大学;2011年
10 黄钰期;基于场协同原理的车用冷却系统流动传热耦合分析与结构优化[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵永梅;方钢管混凝土火灾条件下温度场和温度应力研究[D];山东科技大学;2010年
2 张阿莉;等离子束表面冶金高硅涂层研究[D];山东科技大学;2010年
3 包金哲;煤化工气液固多相流管道磨蚀机理及仿真预测研究[D];浙江理工大学;2010年
4 雷明杰;神经网络和遗传算法在中厚板轧机中的应用研究[D];郑州大学;2010年
5 姜逢章;蜂窝板传热元件的性能研究[D];郑州大学;2010年
6 谷骁勇;基于ANSYS的离心压缩机主要零件建模和受力分析[D];郑州大学;2010年
7 冯媛媛;热处理零件组织性能分布的计算机预测及其结构设计[D];山东农业大学;2010年
8 纪文文;超重力燃烧合成YAG陶瓷热力学计算及过程仿真[D];山东农业大学;2010年
9 魏国亮;多级压气机三维流场数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 张志富;三轴摇摆台伺服系统设计及精度问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 戴克玉;;低温轧制技术在棒线材生产中的应用[J];安徽冶金;2007年03期
2 F. Alzetta,F. Toschi;ABS“Luna”ECR设备的最新进展和使用效果[J];钢铁;2005年06期
3 方旭东;王岩;曾莉;;热送热装对X80管线钢组织性能及析出行为的影响[J];金属热处理;2013年05期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙克文,何安瑞,杨荃,张清东,赵林,郭晓波;热带钢轧机平坦度控制补偿策略[J];北京科技大学学报;2004年05期
2 余万华,张中平;热轧钢板在加速冷却时的温度模型[J];北京科技大学学报;2005年05期
3 张大志,高健雄,刘涛,戴根宝,李国斌,罗铭,刘军;中厚板轧后快速冷却系统控制策略与控制模型[J];北京科技大学学报;2005年05期
4 胡贤磊,矫志杰,李建民,刘相华;中厚板精轧过程的高精度温度预测模型[J];东北大学学报;2003年01期
5 蔡晓辉,张殿华,谢丰广,王国栋;中厚板控制冷却数学模型[J];东北大学学报;2003年10期
6 胡贤磊,赵忠,邱红雷,刘相华;凸度板形矢量法在中厚板中的应用[J];东北大学学报;2004年04期
7 梁景理;;中厚板轧制中的控冷装置及应用效果[J];钢铁;1989年01期
8 刘峰;;轧后冷却制度对钢板厚度方向组织的影响[J];钢铁;1990年06期
9 钱振声;姜成木;;鞍钢新建厚板生产线设置加速冷却装置的探讨[J];钢铁;1991年01期
10 冯光宏;蔡庆伍;宋佩莼;;中厚板轧后水幕冷却控制模型的研究[J];钢铁;1997年07期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王国栋;刘相华;张殿华;高德福;;我国轧制技术的发展[A];2001中国钢铁年会论文集(下卷)[C];2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 牛玮,董胜峰;中厚板表面质量分析[J];轧钢;2002年02期
2 孙浩,刘江,陈五升,王丰祥;济钢中厚板厂的技术改造与发展[J];宽厚板;2004年01期
3 ;首钢中厚板轧钢厂[J];宽厚板;2004年05期
4 房轲;于秀琴;崔风平;;中厚板表面质量缺陷判定规范的制定[J];山东冶金;2007年S2期
5 ;济钢中厚板探伤类产品质量大幅提升[J];安徽冶金;2009年02期
6 李宏洲;孙涛;申竹茂;;中厚板头尾厚度补偿技术的应用[J];重型机械;2009年05期
7 唐荻;武会宾;;我国高附加值中厚板产品现状与发展趋势[J];轧钢;2012年02期
8 康永林;;中国中厚板产品生产现状及发展趋势[J];中国冶金;2012年09期
9 席伟利;;过程控制计算机系统在八钢中厚板分厂的应用[J];科技创新与应用;2013年28期
10 帅奇,唐愈,张希元;济钢及周边中厚板企业工装水平和生产特点[J];山东冶金;2001年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈晓;李书瑞;陈颜堂;;国内外中厚板产品开发现状及发展趋势[A];中国钢结构协会成立二十周年庆典暨2004钢结构学术年会论文集[C];2004年
2 孙玮;何绪友;宋国栋;彭宾;;中厚板改判率控制的实践[A];2011年全国中厚板生产技术交流会论文集[C];2011年
3 孙玮;刘福义;;国外主要中厚板厂装备能力及生产技术发展概况[A];2009年全国中厚板生产技术研讨会论文集[C];2009年
4 李宏洲;孙涛;于健;申竹茂;;中厚板头尾厚度补偿技术的应用[A];2009年全国中厚板生产技术研讨会论文集[C];2009年
5 何磊;任会明;;首钢中厚板厂技术改造工程浅析[A];2004年全国炼钢、轧钢生产技术会议文集[C];2004年
6 岳临萍;靳兆录;;钢板自动喷号机在济钢中厚板厂的应用[A];山东金属学会压力加工学术交流会论文集[C];2005年
7 孙玮;刘福义;;中厚板厂产品质量在线测控系统[A];2009年全国中厚板生产技术研讨会论文集[C];2009年
8 李伟;吴健鹏;徐静波;陈国威;;中厚板探伤不合原因分析及探讨[A];第十八届(2014年)全国炼钢学术会议论文集——S08:品种开发与质量控制[C];2014年
9 赵强;;首秦4300中厚板过程控制系统研究[A];中国计量协会冶金分会2009年年会论文集[C];2009年
10 余伟;唐荻;武会宾;蔡庆伍;;中厚板组织性能控制技术的发展和应用状况[A];2009年全国高品质热轧板带材控轧控冷与在线、离线热处理生产技术交流研讨会文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 徐爱华;全球中厚板市场重放光芒[N];中国冶金报;2004年
2 ;中厚板市场露出复苏曙光[N];世界金属导报;2004年
3 刘平;5月国内中厚板价格仍将平稳回升[N];中国冶金报;2007年
4 周传勇 陈磊;济钢中厚板厂品种板比例达到88%[N];中国冶金报;2007年
5 飞天;2008年美国中厚板市场将继续保持强劲[N];中国冶金报;2007年
6 黄春德;新钢中厚板年产量突破240万吨[N];中国船舶报;2007年
7 李永璞;中厚板:低迷行情近期难改[N];现代物流报;2008年
8 西特;欧洲中厚板厂被迫减产[N];国际经贸消息;2001年
9 刘辉;华北中厚板难呈升势[N];现代物流报;2005年
10 ;天钢中厚板厂两项技术指标破纪录[N];世界金属导报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 于明;中厚板轧后冷却过程温度场解析解研究与应用[D];东北大学 ;2009年
2 王丙兴;中厚板轧后多阶段冷却控制策略研究与应用[D];东北大学;2009年
3 薛军安;中厚板矫直过程的理论分析及其控制系统[D];东北大学;2009年
4 许磊;中厚板轧制节奏控制技术的研究与应用[D];东北大学;2010年
5 王根矶;节约型中厚板减量化轧制工艺与成材率研究[D];东北大学;2012年
6 孙涛;中厚板高精度厚度控制的研究与应用[D];东北大学 ;2009年
7 王君;中厚板侧弯模型及控制策略的研究与应用[D];东北大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘涵;中厚板轧线技术分析及创新方案研究[D];重庆大学;2006年
2 张志强;中厚板加热—轧制—冷却过程的温控系统研究[D];燕山大学;2012年
3 余耀国;中厚板裂纹研究[D];武汉科技大学;2007年
4 李健;中厚板Z向性能评价研究[D];河北理工大学;2010年
5 曾凡德;中厚板冷却过程温度场模型及其最优跟踪控制的研究[D];东北大学;2008年
6 黎炜;中厚板轧后冷却过程有限元模型的研究与应用[D];东北大学;2009年
7 苑达;新一代中厚板轧后控制冷却系统中的数据处理技术[D];东北大学;2010年
8 余愿;中厚板液压压下位置伺服控制系统的设计与研究[D];武汉理工大学;2010年
9 尹学霞;中厚板平面形状控制的模拟研究[D];燕山大学;2003年
10 田鹏;新一代中厚板轧后冷却系统开发与应用[D];东北大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026