外文翻譯中文--熱軋普碳線材控冷過程熱交換模型研究-其他專業(yè)(已修改)
2025-02-04 10:21 本頁面
【正文】 中文 4550 字 熱軋普碳線材控冷過程熱交換模型研究 摘要 本文建立一個數(shù)學(xué)模型用于預(yù)測熱軋后的 線 材在控冷過程中的溫度變化和奧氏體相 變動力學(xué)。 采用二維有限元分析來 求解，采用 非均勻邊界條件的熱傳導(dǎo)方程，因為 這樣是符合實際冷卻條件的 。 采用熱力學(xué)分析和累進法則獲得了冷卻曲線，并對奧氏體轉(zhuǎn)變行為進行分析。 為了驗證模型結(jié)果， 在實驗室 測量 不同 冷卻 條件下的 鋼材 的溫度 分布 并使用 紅外測溫儀記錄熱軋線材在控制冷卻過程中的歷史溫度。預(yù)測數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果較為吻合 。 關(guān)鍵詞：熱軋 碳鋼 數(shù)學(xué)建模 控制冷卻 1 引言 鋼材熱軋后冷卻速率及隨后的奧氏體轉(zhuǎn)變是生產(chǎn)線冷卻系統(tǒng)合理設(shè)計的關(guān)鍵，直接影響最終產(chǎn)品的組織與性能 。在熱軋鋼材中， 當鋼材離開最后一架軋機時一般為奧氏體組織，鋼在 軌道上冷卻 時，熱軋產(chǎn)品 發(fā)生奧氏體 連續(xù)轉(zhuǎn) 變。 當包括水冷和風(fēng)冷等冷卻方案都可以用于熱軋鋼材的控冷 [1]。同時 ， 鋼材上、下表面具有不同的冷卻條件。此前一些已經(jīng)發(fā)表的文章研究了上述冷卻條件下鋼材的換熱行為。 例如， Izzo[2]已經(jīng)開發(fā) 了 一維熱模型來預(yù)測和控制熱軋帶鋼軋制過程中的溫度變化。 Packo 等 [3]已研究了帶鋼在水冷條件 下的換熱過程 。 Monsalve and Celentano 等 [4] 已經(jīng)提出了一個數(shù)學(xué)模型來描述 鋼板卷取過程中的 換熱行為和組織轉(zhuǎn)變 行為。 Sun 等 [5]已經(jīng)開發(fā)出一種基于有限元方法的數(shù)學(xué)模型來 描述 運行軌道上帶鋼的耦合熱冶金行為。 Han 等 [6] 開發(fā)了一個二維模型來評估 熱軋帶鋼 生產(chǎn)時的熱機械性能變化 。 Zhou 等 [7]已使用有限元程序 ABAQUS 用于確定熱軋帶鋼軋制過程中在 控冷輥道上 的溫度分布和殘余應(yīng)力。 Serajzadeh 等 [8]利用二維模型來確定熱軋帶鋼軋制過程中在控冷輥道上 溫度分布和 奧氏體轉(zhuǎn)變 的 動力學(xué)。 Phadke 等 [9]編輯軟件 來確定在熱軋后溫度變化和最終的微觀組織。Lindemann and Schmidt 等 [10] 已經(jīng)開放出一種數(shù)學(xué)模型考慮線材的幾何特 征來預(yù)測盤條的熱軋行為。 Zhang 等 [11]使用一個數(shù)學(xué)模型來預(yù)測普通碳素鋼熱軋后的溫度變化 和鐵素體晶粒尺寸。 在本文 中 , 建立 一個二維熱模型來預(yù)測熱棒軋制后的控冷過程中的溫度分布和 奧氏體分解 動力學(xué)。 考慮上下兩側(cè)的非均勻熱邊界條件和累進法則及熱模型中包含的不同溫度下鋼材冷卻的轉(zhuǎn)變熱的影響。同時，在熱交換模型中使用 Fick方程和有限元耦合分析來 預(yù)測和確定脫碳奧氏體的影響。 2 數(shù)學(xué)模型 為了得到掌握的熱傳導(dǎo)方程，由于熱軋棒線的長度使沿著 經(jīng)度軸（ Z 軸）的熱傳導(dǎo) 被忽視。 因此，熱傳導(dǎo)方程可以如下兩個方面來描述： tTcqvTvxTk ?????????? ??????????? ???? px ? (1) 其中 T 和 t 分別是溫度和時間 Q_是熱轉(zhuǎn)化率 K， CP， ρ 分別 是導(dǎo)熱系數(shù)、比熱和金屬密度。 輻射和對流都發(fā)生在高溫表面，而在較低溫度下 （ 即小于 600℃ ）對流換熱是主要的傳熱 方式 。 在這方面，表面上的熱邊界條件可以如下定義： ? ? ? ?44k CC TTTThnT ?????? ?? (2) 其中“ h”是對流換熱系數(shù)，對于鋼 材的上下兩面可能有所不同。 TC是 從一個區(qū)域到其他區(qū)域 （即空氣冷卻區(qū)域或強制風(fēng)冷 區(qū)域 ）周圍溫度的變化溫度 。 σ 是斯特凡玻爾茲曼常數(shù)。 ? 被認為是一個隨溫度變化的因素，然而在溫度 600℃ 可忽略不計輻射效應(yīng)，對流換熱是表面邊界的主要熱傳輸機制。 此外， 在冷卻過程中熱量轉(zhuǎn)化可能會釋放熱量因而熱量轉(zhuǎn)換率可以確定如下： ? ?dtdxTHq ?? ? (3) H(T)是熱轉(zhuǎn)化假設(shè)的溫度依賴因素， X 是改變分數(shù) . 用來決定奧氏體分解的起始時間，利用累進法則 如下表示： 10??????????ttTTTiiddt??? (4) △ ti是溫度 Ti時間步長， τi 是孵育時間。 Ti. dγ and dγTTT 是轉(zhuǎn)變前的晶粒尺寸并分別用來構(gòu)造 TTT 圖，可以采用 Avrami 方程與加性規(guī)則來預(yù)測連續(xù)冷卻條件下的奧氏體分解動力學(xué)，因此，在一個給定的溫度下的相變的進展，可以使用如下的
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