热轧带钢铁素体区轧制温度场的数值模拟

论文摘要

板带热轧过程中,温度是影响产品性能、板型、厚度精度和轧机负荷合理分配的重要因素。在轧制过程中影响轧件温度的因素很多,如何将终轧温度、卷取温度控制地准确均匀对轧后产品的性能有极其重要的影响。轧制过程的温度制度的确定是轧制工艺的重要内容,因此必须对轧件在轧制过程中的温度进行控制和优化,以提高最终产品的质量。研究轧制过程带钢的温度场对改进冷却制度有重要的意义。铁素体区轧制是热轧带钢生产的新工艺,具有很多的优点,尤其是轧制深冲用钢,可以明显提高成型性能。按照现场的生产条件,通过ANSYS模拟,得到铁素体区热连轧带钢轧制过程中轧件横断面上的温度场及轧件表面、中部的温度随时间的变化曲线。模拟结果对于制定工艺规程、确定冷却制度具有很大的意义,同时对带钢的组织性能控制提供了依据。主要结论如下:轧制过程温度场的模拟结果与实测值符合良好。带钢在除鳞之后中心温度下降较慢,而表面温度急剧下降,并且随后有回升的趋势。在各道次变形过程中,由于接触热传导的作用,表面温度急剧降低,轧件的表面和中心的温差在160℃左右,然而出轧机后不久,通过由中心向表面的热扩散,温差变小。另外,在各道次变形时,轧件中心温度略有增加,这是由于变形功转化的热而产生的。但从整体来看,中心的温度还是下降的。进入层流冷却区域之后,由于水冷的强烈换热作用,轧件表面的温度急剧下降,中心温度也呈下降趋势。从层流冷却结束至卷取,轧件处于空冷状态,由于温差的存在和导热作用,轧件表面温度有较大的回升,中心和表面的温差逐渐趋于均匀。在此区间,轧件内的温度梯度越来越不明显。至卷取处,整个轧件中的温度已经趋于均匀,但是中心与边部的温差还是比较明显的。通过对热轧带钢铁素体区轧制温度场的数值模拟,得到了由坯料到成品的带钢横断面的温度分布,为组织性能和残余应力的分析提供了依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 热轧带钢的发展趋势
• 1.1.1 板带钢对国民经济的作用
• 1.1.2 热轧带钢的发展趋势
• 1.1.3 铁素体轧制工艺简介
• 1.1.4 层流冷却系统的功能及工作原理
• 1.2 有限元法的应用
• 1.2.1 有限元法的基本思想
• 1.2.2 有限元分析软件ANSYS
• 1.2.3 ANSYS 的分析步骤
• 1.2.4 ANSYS 软件的热分析功能
• 1.2.5 ANSYS 热分析的基本原理
• 1.3 课题研究的内容、目的、意义
• 1.3.1 课题研究的内容
• 1.3.2 课题研究的目标
• 1.3.3 课题研究的意义
• 2 理论分析
• 2.1 有限元模型的建立
• 2.1.1 热传导方程
• 2.1.2 初始条件和边界条件
• 2.2 轧件与轧辊间的接触导热
• 2.2.1 热传导知识简介
• 2.2.2 轧制材料的热传导方程式
• 2.2.3 轧辊的热传导方程式
• 2.2.4 轧制过程中轧件与轧辊间的热传递
• 2.2.5 拉普拉斯变换法求解
• 2.2.6 轧件与轧辊间的接触热传导
• 2.3 对流换热
• 2.3.1 层流冷却
• 2.3.2 高压水除鳞冷却
• 2.4 辐射换热
• 2.5 轧制过程中塑性功转变为热问题的分析
• 3 热轧带钢温度场的模拟
• 3.1 唐钢连铸连轧概况及生产工艺流程简介
• 3.1.1 唐钢连铸连轧概况
• 3.1.2 唐钢连铸连轧生产工艺流程简介
• 3.2 唐钢层流冷却系统及冷却系统布置简介
• 3.2.1 唐钢1780mm 层流冷却系统简介
• 3.2.2 唐钢层流冷却系统布置简介
• 4 温度场模拟的结果
• 4.1 ANSYS 模拟带钢温度场的步骤
• 4.2 ANSYS 模拟的结果
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集