摘要:轧制后对棒材进行冷却是轧钢工艺的重要组成部分，如何将温度迅速降低并保持优良钢材的优良性能，就要求冷却装置有更好的结构和工艺。在棒材冷却装置中，喷嘴结构和冷却管中的紊流结构可以很好的将这一目的实现。喷嘴的性能直接决定穿水冷却的效果，其作用不仅是将高压泵组提供的静压转换成水的动能，更要使水流具有良好的流动特性和动力特性。在分析穿水冷却喷嘴结构及工作原理的基础上，通过软件Gambit建立喷嘴内部流场的三维网格模型，确定了数值模拟的数学模型、计算条件和求解方法。利用CFD软件Fluent对该模型进行数值仿真，获得了喷嘴内部流场的各参数数据。根据这些初始数据确定喷嘴结构数据以及型腔大小数据，在分析流场的速度分布后，为喷嘴设计及优化提供了理论依据，再利用solidworks软件进行三维建模，利用软件的热计偶合有限元分析对结构进行校核，获得了在相同输入速度下不同喷嘴结构的速度性能数据，为水冷却过程的热交换分析和实际生产提供了参考依据。

关键词：穿水冷却 喷嘴 流场仿真 有限元分析

目 录

摘 要

ABSTRACT

1  绪论-1

1.1穿水冷却技术国内外发展现状-1

1.2穿水冷却喷嘴装置国内外发展现状-2

1.3穿水冷却技术-3

1.3.1浸水式穿水冷却技术-3

1.3.2湍流式高效冷却技术-3

1.3.3 分段式低压高效穿水冷却装置技术-4

1.4强力穿水冷却喷嘴装置技术-4

1.5小结-4

2 水冷却工艺流程制定及喷嘴装置性能参数计算-5

2.1穿水冷却工艺流程制定-5

2.2穿水冷却工艺参数计算-6

2.2.1  换热系数的计算-6

2.2.2  水量的确定-8

2.3喷嘴装置参数计算-9

2.3.1环型腔尺寸-9

2.3.2喷嘴尺寸-9

2.4小结-11

3 力穿水冷却喷嘴装置结构设计-11

3.1穿水流道和棒材通道结构设计-11

3.1.1穿水流道结构设计-11

3.1.2棒材通道结构设计-12

3.2正向喷嘴装置结构和反向喷嘴装置结构设计-13

3.2.1正向喷嘴装置结构设计-13

3.2.2正向喷嘴装置结构设计-19

3.3小结-21

4 强力穿水冷却喷嘴装置三维建模及流场仿真分析-22

4.1正向喷嘴装置和反向喷嘴装置结构模型-22

4.1.1正向喷嘴装置结构建模-22

4.2棒材温度场分析-26

4.2.1 影响钢材的组织结构因素-26

4.2.2 热变形过程中钢的组织变化-26

4.2.3 冷却过程中钢的组织变化-26

4.3小结-28

5结论-29

参考文献-30

致谢-31