分析热剖面工作辊在热轧带钢轧制过程.doc

大学学报科学和技术北京11卷，第2号， 2004年4月，页173 材料分析热剖面工作辊在热轧带钢轧制过程xuanli张 ） ，张杰 ） ，小燕李 ） ， flaixia李 ） ，和gangcheng魏“ ） 1 ）机械工程学院，科技大学，北京，北京100083 ，中国2 ）武汉钢铁（集团）公司，武汉430083 ，中国（收到2003年4月6日）摘要： 2维轴对称模型是由有限差分方法，该方法可用于预测瞬态温度场和热剖面工作辊在热轧带钢轧制过程。显示的准确性和可靠性解决方案的发展，计算结果与生产数据，一个1700毫米热轧带钢轧机和良好的协议，被发现他们之间。的影响，带钢宽度和轧辊转移对热膨胀的工作辊进行了研究。这是发现该带钢宽度有显着影响，就如何高效热凸度。最初，当带钢的变化，从狭隘的广泛的，更大的高效率的热凸度可以很快实现;事后，当带钢的变化，从广泛的缩小，不仅影响不均匀磨损可以减少，但也过度的热效率检察官也可避免。这是还发现，该工作辊转移有一个确定的，但没有明显影响，对减少高效率热凸度，并会带材板形不稳定，没有被正确使用。 关键词：热轧带钢;温度场;热冠;有限差分法这项工作的财政支持，由优秀青年教师计划，教育部，中国（第261 ） 在热轧带钢生产过程中，正是预测的热剖面工作辊是一个关键因素对板形控制。由有限差分法， 2维轴对称模型已发展在这方面的文件来计算横向温度场和热剖面工作辊，能满足高的速度和精度，在轧制过程。一开设的热场和hotcrown模型调查显示，虽然工作辊定期接触的热点地带和冷却液，由于地表温度急剧变化和轴对称温度场的轧辊是99 以上。因此，当刚才的分析，热变形的工作辊，其热的变化，可以简化为2维axisymmetnc问题。用有限差分法和2维axisymmetnc模型简化了问题，并使得有可能适用于真正上线的过程控制1.1微分和差分方程的热传导该工作辊是分为不同类型的elemenu根据不同的边界和几何的轮廓，和不同的微分方程，提出了每种类型的元素。为带接触单元表面上的轧辊，采取一个微型环状货量表面上作为一个例子，而厚度的数量正在研究，其宽度为4 X和半径正在研究，热传导微分方程在该圆柱坐标是作为下面依照法律规定的节约能源：其中T和T是温度场和时间，分别为; p轧辊密度; C和凡是具体的热容量和热导率，分别为; x是的立场，沿轧辊轴; qq相当于thfrmal流密度。 以满足需要上线的预测和高速和精密的计算，显然差分法是用来做数值计算。从元素的立场，这是如图1所示，差分方程的元素（一， j ）条来自方程（ 1 ）表现为如下其中T是时间步长，德州仪器 ， 。温度元（一， j ）在第N次时间单位。时间步长吨，空间步长和牛或指定的以下不等式代表稳定的差分方程：图1元素的位置。 方程（ 3 ）表明，规模较小的空间的步骤，规模较大的时间步长。考虑到计算结果，一个结论，可以得到的所有要素差分方程将满足稳定条件时，轴向步牛和径向一步氩大于40和20毫米，分别和时间步长在少于10美国1.2处理边界条件工作过程的工作辊可以被界定为滚动，空转（水冷）和空调冷却期。有四种边界条件下的工作辊是被称为水冷式，接触带，空冷和车轴年底领域。以分子接触带在轧制期间，作为一个例子，边界条件的描述如下：如果是指热流量强度的联系，辐射和水冷却面积带，分别是弧的接触，辐射和水冷却区，分别是热辐射率带（ 0.2 ） ;热辐射stefen - boltzmemn常数（ 5.67x10 - 14 ） ;和硬件是热交换率之间的轧辊和带钢和轧辊之间和冷却液，分别。 1.3计算热简介热膨胀轧辊直径是制定为：如U （下X的t ）是热膨胀，直径，初步辊温度指泊松比，线扩大系数和半径的轧辊，分别。 相对直径的热膨胀，在每一个部分，轧辊可以计算出从以上的公式，和整个热的个人资料，可以得到太多。不同的热膨胀之间的中间和边缘的轧辊是所谓的热冠。在以分析影响热膨胀对辊缝和板形，两个参数的定义是在这里：有效率的热剖面，代表平均相对热膨胀之间的上，下卷，和有效率的热凸度，这是指的热膨胀差异中间和边缘的地带。2验证了该模型的在一个热轧带钢厂，一系列有关的数据的热变形唱名是收集到的按F7的立场，成品热轧而11组（ F1方程式赛车按F7 ） 。这些收集到的数据是轧制节奏（轧制时间/空转时间） ，轧制压力，带钢温度，轴向移动的工作辊，带钢宽度和减少等跟踪测量温度对表面的轧辊工作后，工作轧辊已脱线。 图2显示的比较计算和实测的温度分布一对工作辊F4类的立场，一直对整个典型的轧制周期和降温，经过一段时间的脱线aircooling 。相应图3显示的比较，计算和测量热概况。距离中，轧辊/毫米图2的比较计算和实测表面温度分布的一工作辊。3模拟生产过程该模型是受雇于上述分析变形规则的一个热点镬唱名下，每一个工作ondition 。下面是模拟结果为一机组，其中115条已推出与一verage轧制节奏的73s/55s （轧制时间/ intermittingtime ） 。 （ 1 ）的变化，工作辊的热凸度和高效率的热凸度的F4的立场是如图4所示。它表明，该热凸度达到了全面稳定水平的300通用汽车轧后约30圈，而不同的大幅之前，首10线圈。高效热凸度在稳定轧制是100的基因改造，并迅速达到80 的稳定值后，第五线圈，这个值的变化，根据安排，滚动规则。此外，它是显而易见的，无论是热凸度和高效率的热凸度的影响由轧制节奏。向热凸度，影响了轧制节奏，这是经常改变，应考虑，再加上一些短期的时间间歇，这是常常发生在亲生产过程中。图4变化的研究工作辊的热凸度和高效率的热凸度的F4的立场。 （ 2 ）热的个人资料和有效率的配置文件时，热连轧带钢头部和尾部的F4的立场，在稳定轧制过程显示在图5 （第七十线圈） 。热简介看起来像一个方框，这是单位在中轧辊和一个小窄条形，和不同的大幅上的边缘带。所以当探索的影响轧辊的热变形对板形，这是必须考虑的配置热皇冠以及作为计算热凸度。轧辊的热剖面的变化，显然，当滚动头部和尾部，而高效率的热剖面变化不大。距离中，轧辊/毫米图5热的个人资料和有效率的热剖面带钢头部和尾部的F4的立场，在稳定轧制过程。 （ 3 ） ，这是说明了在图2和图3表示，温度分布和热的个人资料，从不同的箱形，以二项式曲线，可以模拟，以二项式曲线“ 20分钟后。温度和减少热简介下降到一半的初步价值后， 3小时冷却，而温度降低约50 C和热配置文件是大约40时30分（在图6 ）后， 10小时空气冷却。这个结论是很重要的工作磨辊：脱线工作辊应接地后为5 h冷却，否则影响热官方应该考虑，以确保一致性，真正的检察官和检察官的目标。四月关键因素分析影响温度场和热的个人资料。 4.1影响带钢宽度的热简介热轧单位应安排首先从广泛的地带，以狭隘的一然后从狭隘的广泛。得到的规则之间的热的个人资料和带钢宽度，一机组与280件带的计算方法，而以F4的立场，作为一个对象。主要参数列出如下：带钢温度， 10500c ;减少， 2.5毫米;轧制力， 14.7x103千牛;轧辊导热， 41 WJ通信公司（ m.0c ） ;温度冷却水， 380c ;直径轧辊，七百四十毫米;轧制节奏， 0.64 （ 70 s rolling/40 s空转） ;和宽度，从850 to1550毫米。 变化的热官方和其高效率的形式在一机组显示在图7 。热检察官的工作辊，似乎涉及与带钢宽度：更广泛的带钢，少整个热凸度;热凸度减少15通用汽车为每100毫米的增加，带钢宽度。该带钢宽度有显着影响，就如何高效热凸度。当带的变化，从广泛的缩小，有效率的热凸度迅速下降，由于滞后的热配置文件的变化，轧后10个线圈，但是，温度场达到新的平衡，有效的热凸度上升到一个值大于最初一。热概况时，轧制带不同宽度下的稳定状态显示在图8 。中轧辊显示了种凸时，带钢宽度狭窄，成为吹捧时，宽度增加。有多少条图7的变化，炎热的官方和高效率的热皇冠根据该带钢宽度。距离中，轧辊/毫米图8轧辊热剖面不同带钢宽度。 上述结论是具有重要意义的安排，滚动规例。最初，当带钢从狭隘的广泛的，更大的高效率的热凸度可以很快实现;事后，当带钢从广泛的缩小，不仅影响不均匀磨损可以减少，而且过多的高效率的热凸度可是可以避免的，而后来一直被忽略。4.2影响轧辊的热转移简介即使磨损，下游站（ F4键-按F7 ）热轧带钢串联而我们已安装的功能，工作辊转移。同样的工艺参数如上通过模拟的立场， F4的滚动80圈，并计算出的条件下，经辊转移和没有转移，分别审查效率的热剖面和热凸度的轧辊。 的变化，有效地热凸度下，不同的轧辊转移的政策（一转移和转移2 ，其相应的热效率冠为代表的高效率的热凸一和高效率的热凸度2 ）显示在图9 。它表明，轧辊转移的趋势，以减少热凸度，而在不稳定的和非正规的方式以来，轧辊的热膨胀是一个缓慢的积累过程。高效率的热剖面稳定轧制无轧辊转移，以及滚动41th和第七十六线圈与辊转移是如图10所示。可以看出，高效率辊并不都是平坦的，没有轧辊移;而轧辊转移，时间越长，转移的距离是，较小的高效率辊单位面积和曲线，接近一二项式抛物线。图9的关系，有效地热凸度和轧辊转移。图10的关系，有效地热的个人资料和转移。 可以得出这样的结论，从上述这方面的工作辊转移有一个确定的，但没有明显的影响减少，在高效率的热凸度，并会带材板形不稳定，没有被正确使用。结果发现，当场就表示，工作辊转移总是造成意想不到的结果，带材板形将成为无法控制的。 5结论热剖面模型，工作辊是创造与差分方法，并验证了实际生产，而速度和精度计算会见的需要，上线控制。它表明，带钢宽度有显着影响，就如何高效热凸：最初，当带钢的变化，从狭隘的广泛的，更大的高效率的热凸度可以很快实现;事后，当带钢的变化，从广泛的缩小，而不是不仅影响的不平衡，磨损可以减少，而且过多的高效率的热凸度也可避免。这是还发现，该工作辊转移有一个确定的，但没有明显影响，对减少高效率热凸度，并会带材板形不稳定，没有被正确使用。 参考 1 a.r.他，问：杨， q.d.张等人，热磨附表工作辊在热连轧机组 j 女士，大学。工商局局长。技术的。 北京（中文） ， 24 （ 2002 ） ，第3号， p.306 2 v.13 。金兹堡，应用coolflex分析模型工作辊的热条件，在热连轧机组 j ，铁钢摘要， 1997年11月11日，临41 3 的LM加兰图奇和L.特里卡里科，热机械仿真研究轧制过程有限元与一的做法， j ， j.马特。过程。技术的， 92-93 （ 1999 ） ， p.494 。 4 z.c.林和VH林，研究径向热expan - 锡永的一个工作辊三维立体带变形在轧制 j 女士，马特。过程。工艺， 70 （ 1997年） ， 临62 - 76 5 坝。 atack ，美国， Connelly ， i.s.罗宾逊，控制热拱由喷雾冷却时，热轧算术逻辑单元- 最小 j ，炼铁炼钢， 23日（ 1996年） ， no.l ， 临69 。 6 r.m.郭， k. ramin ， j.h. schunk ，一个半解析解决工作辊热凸