棒材精轧入口导卫装置冷却系统的理论分析与实验研究

作     者：罗飞霞 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：任立军

授予年度：2005年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：导卫装置 冷却系统 对流换热系数 温度场 有限元分析 

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。