宫明龙-控制轧制课件(第七课).ppt

7 钢材控制冷却理论基础
钢材水冷过程中的物理现象
水冷时的沸腾换热现象
(1)四个换热规律完全不同的区域:自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、稳定膜态沸腾。
(2)三种主要的水冷方法:喷水冷却、连续水流冷却、浸入冷却。
为了改善钢材的组织状态,提高钢材性能,缩短热轧钢材的冷却时间,提高轧机的生产能力。
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qmin
喷射冷却:将水加压由喷嘴喷出的时候,如果超过连续喷流的流速时则水流发生破断,形成液滴群冲击被冷却的钢材表面。把这种用液滴群冷却的方法叫做喷射冷却。该方法适合于一般冷却及各种用途的喷嘴。但是用同一喷嘴所能控制的冷却能力范围不太宽,并且需要比其它方法施加更高的压力。
雾化冷却:用加压空气使水雾化,水和高压高速气流一起从喷嘴喷出形成雾状,这种冷却方法叫做雾化冷却。有两种雾化冷却情况:用空气加速水滴;用空气使水滴微细化。
层流冷却:给以一定压力的水从喷嘴喷出形成喷流,当喷射的出口速度比较低时,形成平滑的喷射喷流。这种平滑的层状喷流落到一定的距离时,由于水的加速度影响而破断成液滴流,破坏了层流状态。采用这种层流喷流的冷却方法叫做层流冷却。喷流可在一较长距离内保持水的层流状态,获得很强的冷却能力。所以该方法一般在要求强冷时使用。目前钢板生产中采用管层流和板层流二种方式。
相变热释放现象
(1)钢在冷却过程中由面心立方结构的奥氏体组织向体心立方结构的铁素体转变,钢发生体积膨胀,同时释放出相变热。
(2)相变热释放的温度范围和释放的热量主要受钢的化学成分和冷却速度影响。
对流换热系数及其确定方法
(1)钢的换热系数是表示冷却能力的重要指标。
(2)钢材与冷却介产生对流换热,受到导热规律和流体流动规律的支配,是一种复杂的热传递过程。
(3)牛顿冷却公式:
(4)换热系数的测定一般由水冷时的钢材冷却曲线求出,即所谓非稳定实验方法,或者通过加热使钢材保持一定温度,此即稳定冷却实验方法。