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热轧无缝钢管高强度均匀化冷却机理是什么
来源:www.mrygt.com 发布时间:2019年05月21日
福州热轧无缝钢管领域,尽管离线热处理工艺在线化以及充分发挥在线控冷工艺的组织调控作用早已得到业界的广泛认可,但由于热轧无缝钢管环形特殊断面条件下的高强度、高均匀性冷却控制机制长期未得到有效突破,导致控制冷却工艺这一有效的组织性能调控手段在热轧无缝钢管中的工业应用几乎为空白,也成为制约热轧无缝钢管快速发展的瓶颈。

由于热轧无缝钢管具有特殊的环形截面特征,在冷却过程中其均匀性控制难度大,若冷却工艺控制不当,易造成钢管的弯曲变形。针对管材环形的特殊断面结构研究了高冷却速率、高均匀性冷却过程的传热机理。

福州热轧无缝钢管

福州热轧过程钢材的组织性能一体化调控及应用:
研究表明,与钢板在平面方向上对称控制温度场从而保持热应力对称的特征不同,在钢管的圆形外表面下,均匀对称分布的冷却介质无法实现钢管圆周方向的冷却均匀性,必须通过改变环形断面不同象限的射流水冷却强度,采用适当非对称流场控制实现均匀的换热过程,从而提出基于非对称性冷却控制的热轧无缝钢管均匀化冷却机制方法,并获得了良好的冷却均匀性效果。
采用有限单元法对钢管外壁射流冷却方式下厚度方向的温度变化进行研究,获得了典型厚度规格钢管在不同冷却强度和冷却策略下厚度方向的温度变化规律。连续冷却条件下钢管温度场模拟计算结果表明,高温区域时,表面与射流冷却水接触即进行较大降温。在冷却过程中,钢管内外表面与厚度中心的温差呈现先增大后减小的趋势。
随着钢管壁厚的增加,内外表面与厚度中心的温差随之增大,并且内表面与厚度中心的大温差显著小于外表面与厚度中心的大温差。另外,随壁厚的提高,外表面、芯部、内表面存在的温差增大。
采用间歇式冷却方式后,钢管内外表面温差基本保持较小值;同时随空冷时间延长,外表面温度变化逐渐与芯部保持一致;采取间歇式冷却更利于保持钢管温度的均匀性,即保证钢管断面组织更为均匀。
基于上述研究结果,通过现场应用实践表明在冷却强度和均匀性以及性能提升等方面达到了预期效果。后续将继续围绕热轧无缝钢管环形断面的冷却工艺条件对微观换热特性的影响机制开展深入研究,进一步建立基于非对称流场控制的高强度均匀化冷却换热的控制方法。
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