带钢层冷机理公式

1、系统参数参考4带钢速度4.012.6m/s（也有某扎钢厂为0.84.5m/s）,带钢终轧温度950850C,带钢卷取温度550650C,冷却水量5400m3/h（上下集管各2700m3/h）,侧喷水水压0.81.0MPa,侧喷压缩空气压力0.50.7MPa。41.热辐射13根据Stefen-Boltzman定律，带钢表面热辐射产生的热流密度qr，与换热系数hr分别为:T+2734a100T+2734TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark16 q=oqr100qh=rTTsa式中，带钢的黑度；o热辐射系数，即Stefen-Boltzman系数，a=5.67W/m2K

2、4；Ts带钢表面温度，C；Ta环境温度，C；a假设带钢在空冷时的散热面积为2Ar，其体积为Vr，那么在dT时间内散失的热量dQr为:T+2734T+2734dQ=2qAdT=2AodT0Trrr100100式中，黑度确定：当氧化铁皮较多时取O.8，刚轧出的平滑表面可取O.55O.62Ar带钢空冷时的散热面积，m2；同时dQr的散失引起带钢温度的下降dT，则VdTrCPTdQr=pT式中，pT一带钢密度，kg/m3；cpT带钢比热，J/（kgK）；Vr带钢体积，m3；假设只存在热辐射，可以得到以下推倒:2AorT+2734s+273100dT=pTcTVdTpr于是：2AordTdT=pTcTV

3、prT+273s1004Ta100+2734简化求解，忽略Ta、Ta等于带钢平均温度T、aaCp取平均比热、p取平均密度，得到下式:-273-13T+273一36atT2=100+100100cphp2.对流传热2.1空气对流传热1一般认为，对流引起的温降应当表达为辐射引起温降的某一百分数：T=kATcvcvr式中，kcv空气对流和辐射引起的温降间的比率，根据不同的研究结果，其值在0.010.22间变化；可以把对流换热系数与热辐射换热系数综合考虑，对流造成的热损失为热辐射7%10左右。水对流传热3当冷却水连续接触带钢表面时，通过带钢外表面所传递的热量可以表示为：dQ=-2FaT-T0dT式中，

4、T带钢温度，C；T0冷却水温度，C；2F带钢与冷却水相接触的面积(忽略轧件的侧面积)，m?t热交换的时间，h；a对流换热系数，它表征对流换热的强度,即轧件与介质温度为1C的条件下，单位面积在单位时间内所散失的热量，W/(mC)当轧件的温降为dT时，则轧件的热含量变化还可表示为：dQ=cppFhdT若仅考虑水冷情况，对流温降公式为：-2adT=T-TdTcph0p式中，h一带钢厚度，mm；cp一带钢比热，J/(kgC)；p一带钢密度，kg/m3。于是积分得：-2aLT=T+TTexp-2010cphvp式中，L冷却区域的长度，m；v带钢运行速度，m/s。3.传导传热2物体的导热过程是通过傅立叶导

5、热定律来描述的，具体表达式如下：q=入gradt式中，gradt为物体的温度梯度，K/m；q为导热热通量，W/m2；入为导热系数，W/(mK)。根据能量守恒定律和傅立叶导热定律，可以得出具有内热源的三维非稳态导热微分方程，其表达式如下：dtddtddtddtpcdT=dX（入dX+dy（入dy+dZ（入dZ+q式中，q为单位时间和单位体积内的发热量，J;t为钢板的表面温度，C；T为时间，s；p为密度，kg/m3；入为钢板的导热系数，kJ/mhT；c为比热容，kJ/mT；x为钢板厚度方向坐标，mm；y为钢板宽度方向坐标，mm；z为钢板长度方向坐标，mm。当导热系数为常数并且导热无内热源时，上式可

6、简化为：dtd2td2td2tdT=adX2+丽+融式中，a=厶，称为导温系数，m2s。PC上述导热微分方程结合相应的初始条件和边界条件，可以进行求解，获得任意时刻的温度场。4.相变潜热1在热力学中系统的摩尔热焙可表示为：H=G-TdGdTp式中，G系统的摩尔吉布斯能；T系统的温度。对于多相的混合组织，含有奥氏体（Y）、铁素体相（pa、ea、ma）、以及共析渗碳体（ec）,摩尔吉布斯能为：G=尸Gy+严aGpa+严aGea+严aGma+广Gee式中，/0各相0的份数；G0各相0的摩尔吉布斯能。对于奥氏体、铁素体相（0）和渗碳体（C），吉布斯能为:G0=nX0u0iii=1Gc14M=3UCM3

7、c式中，u0和U礼c表示化学势，X0和yM表示各相组分。摩尔比热用下式计算：d2GC=-TpdT2p相变潜热如下式：H-H-T0CdtL=T0T1-pfTy0-fTy1式中，T0、T1分别为相变开始和结束温度；Ht-Ht相变过程热焓变化；f；-年01T0T1T0T1相变过程奥氏体份数变化。5.关键参数处理5.1比热系数3常用钢种的比热如下表。Tab*4ISpeciIkHeatfl.DSHC旣删023%C中0.4%CSrM.SD.6270.62?0.627询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山瞒10.7440.5D9Oj6IO85&IDOlKMOJD030.3430.62790050030j6320.61?Q.61?旳(MOWO-WU0-652朋町0.610.635J000-10500顾060(W8520.6J50.643比热计算方法如下：计算钢种的权重。设当前钢板的含碳量为c,处于上表含碳量为C和C2的钢种之间,CC2。当前钢板相对于含

9、碳量为C的钢种的权重为wx=-C2-C，相对于含碳量为C2的钢种的权重为C2-C1w2=-C-C。2C2-C1查表得到含碳量为勺的钢种当前温度下的比热为CP，含碳量为C2的钢种当前温度下的比热为cp2。钢板当前温度下的比热为，CP=WCP+w2CP2。5.2导热系数3导热系数又称热导率，是指一定温度梯度下单位时间单位面积上传导的热量，单位为W/(mK)。常用钢种不同温度下的导热系数如下表。农斗-2热传昴系数去代湖*Table4*2Thermal-conductivitvcoeflicienL遢厦匸魏腾钢叩彌Q镇静豳卫侗加低碳铜0加輛C中碳钢(H锹：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水冷换热系数3不同的实验条件下换热系数差别很大，最小可到0.398kW/(m2T)，最大超过了200kW/(m2T)。因此很难选择一个方程满足设定值与测量值的一致性。层流冷却时，水流撞击面处的换热能力比整体的换热能力大很多，但考虑到实际的设备状态，常常选用平均的换热系数模型：9.72X105w0.355X1.1632.501.5咤咕D0-643pFp式中，W水流密度，m3/minm2；D喷嘴直径，m；pl轧制方向喷嘴间距，m；pc垂直于轧制方向喷嘴的间距，mts带钢表面温度，T；tw冷却水温，To空冷换热系数2在自然空冷条件下，热辐射是影响空冷的主要因素。忽略对流和与辊道的热传导，得到空冷换热系数可表示为：T+2734s100T+2734a100/TTsa式中，A自学习系数；黑度；a斯蒂芬-波尔兹曼系数。当钢板表面产生的氧化铁皮比较多时，一般取0.8左右，当表面较为光滑时一般在0.550.65之间取值。可以适当增大黑度以弥补空气对流和与辊道热传导热量损失，如表面氧化