2.1 IntroductionAs described in the

2.1 Introduction

As described in the chapter one, it is more necessary to require accurate temperature control processing for productions of steel and other metal alloys having desired mechanical and metallurgical properties. Therefore, the cooling of hot metals is a very important period in the dominant metal forming process. Figure 2.1 shows the whole process of hot steel strip mill line. The most main feature of cooling is that it can not only cool down the hot steel strip, but also obtain the desired mechanical properties by controlling the temperature process. Various cooling means have been applied in steel industries until now. As only water jet impingement is mainly considered throughout this thesis, therefore it will be mainly discussed that the cooling methods and the rate of heat transfer related to water jet impingement cooling.












Figure 2.1 Hot steel strip mill line




In addition, as a support to verify the heat transfer characteristics, the flow visualization analysis of heat transfer is also focused in this study. Correlative research background and the theory of water jet impingement are firstly and afterwards presented as the following sections.


2.2 Research background

Although the process of steel manufacturing has been known for several hundred years, it has only been the last 50 to 100 years that continuous casting and rapid cooling process has been available and utilized. These types of steel making processes have lead to greater variety of steels and associated metallic products. It not only produces different thickness of steel, but also manufactures various different grades of steel.



Steel is an alloy of Iron (Fe) and Carbon (C) that has different microstructure in various types of steel products. Historically, carbon used to be the most important chemical element for strengthening steel, but it has harmful effects on many technological properties such as weld ability and formability. Therefore, the application of carbon- strengthened steels is rather limited. To achieve the required combination of strength and toughness necessary for safety in construction, it is often needed to employ expensive heat treatments such as quenching and tempering.


It has been known that cooling is an invaluable part of steel manufacturing. Through the application of cooling, it is possible to isolate various combinations of microstructure and construct a quality steel product. It is also evident that cooling is a critical component in steel production.


The controlled water cooling process is no other than one of the industrial technology to achieve this aim. It is clear that a strong knowledge of steel microstructure constituents is essential if the controlled accelerated cooling process is to be effective applied. Hence, convective heat transfer coefficients (h) and heat flux (q'') are important control parameters in obtaining the desired steel properties through this process.


As a significant part during steel producing, the benefits of accelerated cooling process associated with both economics and environment however can be summarized into following three aspects:
1. The accelerated cooling process only requires cooling water for a very brief time period, that is, it is a rapid cooling process. The cooling water can also be used



circularly in the industrial cooling process. Therefore it offers great advantages in saving water resource.
2. As it is a rapid cooling process, the accelerated cooling process also gets another saving associated with power consumption. Considering the primary saving in water, in the long term, there is less need to account for the costs associated with energy resource acquisition, transformation and waste product disposal.
3. The accelerated cooling process can trap the required steel microstructure and strengthen the mixture at the base of adding the specific alloying ingredient such as copper, magnesium and zinc. Or it can be said that it is not necessary to add the specific alloying ingredient to strengthen the mixture. To get this goal, it is very important to control the cooling temperature and cooling rate in the steel cooling process.


From the previous discussion, it is evident that controlled accelerated cooling process is essentially the task of assisting and enhancing material/chemical process with a mechanical procedure. Undoubtedly this leads a number of difficulties, especially in relation to process condition to process monitoring and parameter control. To reach this aim, it is essentially necessary to apply the science of thermodynamics, fluid dynamics and heat transfer.


Various accelerated cooling methods have been developed to cool hot steel recently. Among them, the most suitable method should be chosen in due consideration of the cooling purpose as well as the cooling temperature range. As a quick summary, a description of the three main cooling processes along with their relative advantages has been provided below.

Kết quả (Việt) 2:

2.1 Giới thiệu Như được mô tả trong chương một, nó là cần thiết hơn để yêu cầu xử lý kiểm soát nhiệt độ chính xác cho sản xuất thép và hợp kim kim loại khác có tính chất cơ học và luyện kim mong muốn. Do đó, hệ thống lạnh của kim loại nóng là một khoảng thời gian rất quan trọng trong kim loại chi phối quá trình hình thành. Hình 2.1 cho thấy toàn bộ quá trình của thép nóng dòng máy cán. Các tính năng chính của hầu hết làm mát là nó có thể không chỉ làm mát xuống dải thép nóng, nhưng cũng có được các tính chất cơ học mong muốn bằng cách kiểm soát quá trình nhiệt độ. Phương tiện làm mát khác nhau đã được áp dụng trong các ngành công nghiệp thép cho đến bây giờ. Như chỉ va chạm máy bay phản lực nước chủ yếu được xem xét trong suốt luận văn này, do đó nó sẽ được chủ yếu thảo luận các phương pháp làm mát và tỷ lệ truyền nhiệt liên quan đến làm mát va chạm tia nước. Hình 2.1 Hot thép dải dòng máy Ngoài ra, như hỗ trợ một để xác minh các đặc tính truyền nhiệt, các phân tích dòng chảy trực quan của truyền nhiệt cũng được tập trung vào nghiên cứu này. Nền nghiên cứu tương ứng và các lý thuyết về va chạm máy bay phản lực nước được trước hết và sau đó trình bày như là các phần sau. Nền 2.2 Nghiên cứu Mặc dù quá trình sản xuất thép đã được biết đến trong vài trăm năm, nó chỉ có được 50 đến 100 năm trước rằng đúc liên tục và quá trình làm lạnh nhanh đã có sẵn và sử dụng. Các quá trình thép làm đã dẫn đến đa dạng của các sản phẩm thép và kim loại kết hợp. Nó không chỉ tạo ra độ dày khác nhau của thép, nhưng cũng sản xuất các lớp khác nhau khác nhau của thép. Thép là một hợp kim của Sắt (Fe) và Carbon (C) có vi cấu trúc khác nhau trong các loại khác nhau của các sản phẩm thép. Trong lịch sử, carbon được sử dụng là nguyên tố hóa học quan trọng nhất cho việc củng cố bằng thép, nhưng nó có tác dụng có hại trên nhiều tính năng công nghệ như khả năng hàn và định hình. Vì vậy, các ứng dụng của thép tăng cường carbon là khá hạn chế. Để đạt được sự kết hợp yêu cầu của sức mạnh và độ dẻo dai cần thiết cho sự an toàn trong xây dựng, nó thường cần thiết để sử dụng phương pháp điều trị nhiệt đắt như dập tắt và ủ. Nó đã được biết rằng làm mát là một phần vô giá của sản xuất thép. Thông qua việc áp dụng làm mát, nó có thể cô lập các kết hợp khác nhau của vi cấu trúc và xây dựng một sản phẩm thép chất lượng. Nó cũng cho thấy, làm mát là một thành phần quan trọng trong sản xuất thép. Quá trình làm lạnh nước kiểm soát là không có khác hơn so với một trong những công nghệ công nghiệp để đạt được mục tiêu này. Rõ ràng là một sự hiểu biết mạnh mẽ của các thành phần vi cấu thép là điều cần thiết nếu quá trình làm mát tăng tốc kiểm soát được hiệu quả áp dụng. Do đó, hệ số truyền nhiệt đối lưu (h) và thông lượng nhiệt (q '') là các thông số kiểm soát quan trọng trong việc có được các tính chất thép mong muốn thông qua quá trình này. Là một phần quan trọng trong quá trình sản xuất thép, những lợi ích của quá trình làm mát tăng tốc kết hợp với cả kinh tế và môi trường tuy nhiên có thể được tóm tắt vào ba khía cạnh sau đây: 1. Quá trình làm lạnh cấp tốc chỉ đòi hỏi nước làm mát cho một khoảng thời gian rất ngắn gọn, đó là, nó là một quá trình làm lạnh nhanh. Nước làm mát cũng có thể được sử dụng theo vòng tròn trong quá trình làm mát công nghiệp. Do đó nó cung cấp những lợi thế lớn trong việc tiết kiệm tài nguyên nước. 2. Vì nó là một quá trình làm lạnh nhanh, quá trình làm mát nhanh cũng được tiết kiệm khác gắn liền với điện năng tiêu thụ. Xem xét các chính tiết kiệm trong nước, về lâu dài, có ít nhu cầu vào tài khoản cho các chi phí liên quan với việc mua lại tài nguyên năng lượng, chuyển đổi và xử lý chất thải. 3. Quá trình làm mát nhanh có thể bẫy vi cấu thép cần thiết và tăng cường hỗn hợp tại căn cứ của việc thêm các thành phần hợp kim cụ thể như đồng, magiê và kẽm. Hoặc có thể nói rằng nó không phải là cần thiết để thêm các thành phần hợp kim cụ thể để tăng cường hỗn hợp. Để có được mục tiêu này, nó là rất quan trọng để kiểm soát nhiệt độ làm mát và tốc độ làm mát trong quá trình làm mát bằng thép. Từ các cuộc thảo luận trước đó, rõ ràng là việc kiểm soát quá trình làm mát tăng tốc về cơ bản là nhiệm vụ của việc hỗ trợ và tăng cường chất liệu quá trình / hóa học với một thủ tục cơ khí. Chắc chắn điều này dẫn một số khó khăn, đặc biệt là liên quan để xử lý tình trạng xử lý giám sát và điều khiển thông số. Để đạt được mục tiêu này, về cơ bản nó là cần thiết để áp dụng khoa học về nhiệt động học, động lực học chất lỏng và truyền nhiệt. Phương pháp làm mát tăng tốc khác nhau đã được phát triển để nguội thép nóng gần đây. Trong số đó, các phương pháp thích hợp nhất nên được lựa cân nhắc đến các mục đích giải nhiệt cũng như phạm vi nhiệt độ làm mát. Như một bản tóm tắt nhanh chóng, một mô tả của ba quá trình làm mát chính cùng với lợi thế tương đối của họ đã được cung cấp dưới đây.