1前言

在热轧后的输出辊道（ROT）冷却中，用管层流水流将高温移动钢板的上下面水冷到规定的卷取温度。如果用高空间分辨率测定管层流水流冲击点附近的传热量分布，就可以高精度预测在输出辊道上进行冷却的钢板温度。本研究中，进行了采用单一向上柱状水流冲击移动钢板下表面的实验室规模的冷却试验，研究了钢板温度和移动速度对传热特性的影响。

2试验方法

图1是试验装置的概略图。从图上可以看到，试验装置由实现单一向上柱状水流的冷却水供应装置和配管系统、电阻加热钢板的直流电源装置、钢板移动用电动传动装置、光学摄像机以及温度记录相机等构成。试验所使用的制冷剂是17℃的水，冷却水流量为2.5L/min、3.0L/min和3.5L/ min。另外，管喷嘴内直径为7mm。

试验钢板是厚度为0.3mm的不锈钢钢板（SUS430），其他尺寸如图2所示。为了抑制冷却时热应力引起的变形，在试验钢板宽度方向两端设折弯部，并在试验时在纵向（移动方向）附加约150N的张力。此外，在使用温度记录相机测量的试验钢板上表面（非冷却面）涂敷放射率为0.94的黑体涂料。试验过程中，试验钢板的温度为200-590℃，钢板移动速度为1.5m/s、3.0m/s和4.4m/s。

3传热量推算法

公式（1）给出了用固定在图3定义的空间上的三维正交坐标（x、y、z），记述移动钢板内部的导热方程式。

式中，T是局部钢板温度；t是时间；Vs是移动速度；a是导热率。在该坐标系中，可以看到被加热的钢板不断进入固定的水流冲击点。因此，钢板内部的温度分布从开始冷却经过一段时间就会变成准稳态。因此，用有限体积法在离散化过程中忽略公式（1）中时间项（左边第一项）的稳定的热传导方程式，以用温度记录相机实测的钢板上的温度分布为边界条件，计算出冷却面（钢板下表面）的传热量和温度分布。在该逆分析方法中，冷却面的温度信息必须反映到钢板上面的温度测量结果中。因此，在钢板上表面温度变化小的领域，逆分析精度差。

4结果

在冷却水流量为3.0L/ min、钢板的加热温度为300-550℃、移动速度为3.0m/s的情况下，逆分析得到的钢板冷却面温度分布和热通量分布。钢板移动方向是从左向右，观察冷却面温度分布可知，在任何情况下，从水流冲击点附近开始，在钢板移动方向上都会出现因冷却而产生低温度区域，钢板温度局部变化显著。从热通量分布图可以看出，仅在水流冲击点附近存在高热通量区域，即强冷却区域。钢板的加热温度为300℃时，水流

?T ?T ?²T ?²T

Vs =α

?t ?x ?x² ?y²

?z²

?²T

（

）

（1）冲击后的温度下降量最大。而且水流冲击点附近的热通量值也非常大。如果观察此时的制冷剂流动，钢板表面的制冷剂中呈现多个蒸汽气泡生成的核沸腾状态。

将分析区域内的热通量分布的最大値定义为“最大热通量”，在各种试验条件下求出该值，以整理热传递特性。结果显示，显示最大热通量地点在水流冲击点附近，但与冲击点不同。最大热通量在200℃附近是极大值，在400℃附近采取最小值的倒S形曲线的倾向明显，明确了热传递特性对局部温度有很大影响。另外，在400℃附近试验数据出现大的波动是本研究采用的逆分析方法的精度恶化区域（全荣）