基于ANSYS的中厚板轧制前板料温度场数值模拟

温度是轧制过程中的重要参数,采用常规方式难以测得板料内部温度。本文利用有限元软件ANSYS建立了中厚板轧制前板料冷却过程的有限元模型,模型参数化构建,适用范围广。利用模型对一特定尺寸材质为16Mn的板料的冷却过程进行了数值模拟,模拟结果与工程实测结果相符合。     

二次曲线模型求解中厚板轧制过程中的温度场

针对中厚板轧制过程中温度场不易精确模拟,普通温度模型计算存在误差较大的问题,通过建立二次曲线模型来计算中厚板轧制过程中的温度场,即对中厚板的轧制过程进行一定的简化,用二次曲线逼近中厚板轧制时沿厚度方向上的温度场,并在该曲线的基础上得出二次曲线模型和其计算方法．利用该二次曲线模型对Q235轧制过程中的温度场进行解析．结果表明,二次曲线模型预报精度的相对误差可以控制在3％以内,完全能够满足中厚板在线实际生产的需求．二次曲线模型同时也为其他热轧的温度场解析控制提供了范例．     

层流冷却方式对中厚板温度场影响的数值模拟

针对“首钢”中厚板轧后冷却设备的布置特点,在分析中厚板轧后冷却传热特点的基础上,利用有限差分法模拟了轧后不同层流冷却方式对中厚板温度场分布的影响.模拟结果表明:中厚板内外温差随着冷却速度的增加而加大;同等冷却速度下,为了达到相同的终冷温度,不同的层流冷却方式对中厚板厚度方向的冷却速度和温度分布产生重要的影响.为了达到相同的冷却速度,且在不加大中厚板内外温差的情况下,使喷淋冷却水变稀并且间断开启集管的方式是中厚板冷却的最佳方式.     

中厚板轧机轧制压力数学模型研究

以现场的钢种为样本,测定热轧条件下的流动应力,建立流动应力模型。采用现场实测轧制数据,通过数值计算,得到该轧机轧制压力模型,并投入计算机在线控制生产,经济效益显著。     

钢轨在轧制过程中的温度场

考虑高温金属的辐射散热，轧件内部的热传导，金属变形及塑性变形产生的热量，用二维有限元法求解了热思过程中，钢轧的温降和横断面上温度场，计算了表明，钢轨同一横断面上温差值达１００℃以上，计算值与实测轧件表面温度基本相符。     

中厚板辊式淬火机淬火过程的温度场分析

通过建立中厚板辊式淬火机淬火过程的热传导控制方程,分析了热交换系数、淬火方式对中厚钢板淬火过程中温度场的影响.分析表明,淬火过程中,一定厚度的钢板,换热系数在一定范围内增大时,对流换热边界条件对钢板表面及内部温度变化影响效果显著;中厚板辊式淬火机淬火过程的特点在于,钢板首先通过冷却强度很大的高压淬火区冷却,使板材内部保持很大的温度梯度,从而保证板材获得较大的冷却速度;在较低冷却强度的低压淬火区完成淬火过程,板材内部温度梯度减小,可降低板材内部热应力.     

中厚板控制冷却数学模型

介绍了中厚板控制冷却过程中所用的数学模型,包括差分模型、空冷和水冷换热系数模型、比热和热传导率模型,并采用有限差分法模拟计算了钢板在冷却过程中厚度、宽度方向上的温度场分布,以及间歇冷却对控制冷却的影响·从模拟结果可以看出,返红时间、厚度上温度梯度随钢板厚度增加而增加;间歇冷却时钢板内部温度呈均匀下降,表面不断冷却与返红过程·在线应用证明该套数学模型计算精度较高,可以满足现场实际生产的要求·     

二次曲线模型求解中厚板轧制过程中的湿度场

针对中厚板轧制过程中温度场不易精确模拟,普通温度模型计算存在误差较大的问题,通过建立二次曲线模型来计算中厚板轧制过程中的温度场,即对中厚板的轧制过程进行一定的简化,用二次曲线逼近中厚板轧制时沿厚度方向上的温度场,并在该曲线的基础上得出二次曲线模型和其计算方法.利用该二次曲线模型对Q235轧制过程中的温度场进行解析.结果表明,二次曲线模型预报精度的相对误差可以控制在3%以内,完全能够满足中厚板在线实际生产的需求.二次曲线模型同时也为其他热轧的温度场解析控制提供了范例.     

多道次中厚板热轧过程的综合数值解析法模拟

采用微分方程的解析解法和数值解法相结合的思路建立了中厚板热轧过程温度场、变形场和轧制力的综合求解模型.在该模型中,考虑到轧件厚度方向的温度梯度远大于沿宽度和长度方向的温度梯度,因而将热传导方程简化为一维微分方程,基于拉格朗日坐标建立了温度场的级数解法.针对中厚板轧制的速度场特点设定了速度场函数,基于欧拉坐标架建立了应变速率和应变的数值解法,从而解决了多道次轧制过程的温度场与变形场连续计算问题.利用该模型模拟了中厚板12道次热轧的成形过程,给出了轧件温度随时间的连续变化曲线以及各道次的轧制力、应变和应变速率的分布和大小.模拟结果与工业现场实测数据吻合较好.     

头部增厚法在中厚板轧制过程中的应用

分析扭振在道次轧制中的变化特点,得知头部咬入阶段的峰值扭矩是制约道次压下量的关键因素.结合整个轧制过程的稳态轧制扭矩的变化规律,提出在展宽阶段和伸长阶段前几个道次采用头部增厚法,即在咬入阶段后的稳态轧制过程适当增加道次压下量.并推导出轧制扭矩和压下量的关系式,得到道次压下量的放大范围.该方法能在不改动轧机设备的前提下提高轧机能力,适合在中厚板轧机上进行推广使用.     

热轧16MnR中板再结晶规律

借助于理论与实验模型,通过计算机模拟研究了16MnR中板控轧过程中,金属内部因奥氏体再结晶导致的组织结构的变化,并根据实测结果对静态再结晶模型进行了修正。所得结果与实测符合得较好,作为将理论与实验的研究结果应用于现场的初步尝试,为在生产实际中控制与预报中板的组织与性能提供了理论基础,并为再结晶软化不充分时的力能计算提供了修正的依据。     

中板精轧阶段温度场的有限元分析

采用确定热轧温度场的有限计算模型及实测各道次的轧件温度值，对热辐传热系数、喷水冷却传热系数、接触传导系数以及塑性变形功转化为内热源的比例因子进行优化计算，在此基础上，得到了轧件温降及其内部温度分布规律。     

铝板热轧工作辊温度场分析

为使计算结果接近实际轧制中工作辊的热行为,根据工作辊旋转一周依次经历不同的换热条件,将工作辊圆周方向的坐标转换为时间坐标,施加相应的边界条件.通过对工作辊温度场的分析,得出距工作辊表面10~19 mm的区域,温度缓慢增加,大于19 mm的区域温度几乎不变;深度在2~10 mm之间的区域,温度接近轴对称分布;只有1%左右的区域即距表面小于2 mm的区域,温度变化剧烈,并且很快达到动态稳定.轧制速度对距工作辊表面深度大于2 mm区域的温度影响很小;在轧制节奏小于0.5时,继续减小轧制节奏对工作辊温度的影响较小.     

变分法解析中厚板轧后连续冷却正规阶段温度场

基于里兹不稳定温度场泛函,应用变分法求泛函极值,首次获得了中厚板轧后冷却正规阶段温度场的变分解,该解为抛物线型分布.该解与分离变量法获得的解析解及有限差分解比较表明,该解对分离变量法获得的解析解及有限差分解具有较高的逼近程度,误差均不超过6℃.同时推导出了平均温度,平均冷却速率,平均温度出现位置,心表温差以及冷却到容许误差所需要时间的解析式.最后通过实例证明了所获变分解的可靠性.     

汽车齿轮钢棒材连轧过程温度有限元模拟

采用有限元方法对汽车用钢５０Ｃｒ４Ｖ棒材连轧过程温度场进行了解析，解出了轧件横断面温度场并绘制轧过程中轧件温度变化曲线，可以看出变形区热传导作用对轧件表面温度有较大影响，现场实测表明，计算结果与实测值吻合良好。     

热轧中板轧制变形规程的优化设计

研究热轧中板轧制变形规程的在线优化设计,包括轧制前的预计算以及轧制中的在线修正. 在轧制数学模型基础上,将轧制规程优化设计分为负荷分配道次和板形道次. 在板形道次,给出其线性规划数学模型,并利用单纯形算法求解,分析了不同约束集对最优规程的影响并进行了仿真,确定了最佳约束集. 轧制过程中利用实测数据进行模型自适应及规程在线修正. 经若干中板厂应用结果表明,该方法节约轧制时间且板形良好,异板差0.1 mm之内的命中率大于95%,成材率提高0.5%.     

热连轧带钢终轧温度的影响因素

在传统传热模型基础上开发了带钢热连轧精轧温度控制模拟软件,系统地分析了穿带速度、带钢粗轧出口温度、带钢机架间厚度、水冷换热系数和工作辊材质等7种因素对带钢精轧出口温度的影响规律;确定了影响带钢终轧温度的主要因素;使用现场实测数据对模拟软件计算精度进行了检验,表明开发的精轧温度控制模拟软件计算精度较高.为建立高精度热连轧带钢温度在线控制模型提供了理论依据.     

焊补过程温度场的有限元法计算机模拟

开发了一种用于温度场模拟的有限元微机软件 ,实测结果证实了软件模拟的准确性。运用该软件的模拟结果分析了铸件溶解扩散焊的热影响区硬度升高的原因并给出了解决该问题的途径。