闻成才 王龙涛 姚威 何春雨 张立杰 宋博瀚

（1：马鞍山钢铁股份有限公司四钢轧总厂 安徽马鞍山 243003；2：北京科技大学设计研究院有限公司 北京 100083）

1 前言

层流冷却系统作为控制轧制和控制冷却的一个组成部分，直接影响带钢的组织和性能，所以层流冷却过程是热轧生产过程中非常重要的环节［1］。下集管是层流冷却系统中不可或缺的设备，集管结构的设计直接影响水的均匀性和水的流速，从而影响带钢表面温差，冷却能力和金相组织，同时水流在集管中流动，流动的路径、管道阻力及产生的旋流等对冷却效果具有重大影响［2］，因此对下集管结构和流体分析具有重要的意义。本文采用ANSYSfluent对下集管喷水均匀性进行仿真分析。

2 下集管概况

下集管通过气动开闭阀、气动调节阀、流量计、过滤器和手阀与高位水箱进行连接。其组建的层流冷却系统具有冷却能力强，流量可调的特点，这样就可以根据钢种、尺寸规格以及卷取温度的要求来设定工作集管数、调节各组集管流量和上下集管流量比来控制钢板的冷却过程，以满足钢板性能要求［3］。下集管采用三排喷嘴，入口直径为94mm，出口直径6mm，如图1所示。本文模拟水从下集管入口流入从出口喷出的过程。现有下集管上下腔体是直接连通的，在使用过程中发现喷嘴出水水柱存在高度不一致、粗细有差异的情况，这样就导致在带钢宽度方向冷却不均匀的现象。为了找出下集管喷嘴水柱不均匀的原因，对下集管采用了有限元的方法进行流体仿真。……