宽带钢热连轧机轧辊温度场及热辊型的研究

摘要

本文结合热轧带钢生产实际，采用理论分析、数值仿真、现场测试与实验等方法，对宽带钢热连轧机工作辊热辊型及与此相关的工作辊温度场问题进行研究。主要完成了以下工作： 1)结合热轧带钢生产实际，根据传热学理论，在全面分析轧辊热量传递的基础上，确定了轧辊内热传导、空气热传导率、冷却水对流热传导率以及输入轧辊的热量的计算公式；从能量守恒定律和热传导方程出发，建立了轧辊二维非稳态温度场的差分计算数学模型；并对计算的稳定性、速度及误差等进行了详细分析，使该模型具有计算精度高，速度快的优点； 2)采用生产实际参数对工作辊整个服役周期的热辊型进行了仿真，研究了实际轧制和空冷过程中的温度场和热辊型。并就轧件宽度、轧件温度、轧制节奏、环境温度等与热辊型的关系及其对带钢板形的影响进行研究，得出了有价值的结论，为进一步改进板形控制数学模型、提高板形精度提供了理论依据。

目录

文摘

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引言

1课题综述

1.1基本概念

1.1.1热轧带钢板形描述

1.1.2热辊型概念

1.1.3热轧板形控制系统组成

1.1.4轧辊的热行为在热轧板形控制中的地位

1.2热轧工作辊温度场研究现状

1.2.1解析求解

1.2.2数值方法求解

1.2.3实验方法

1.2.4利用有限元法对瞬态温度场进行分析

1.3课题概述

1.3.1课题背景

1.3.2课题内容及意义

1.4本章小结

2轧辊热变形的理论基础

2.1传热学的基本定律

2.1.1傅立叶定律

2.1.2热传导导热定律

2.1.3对流传热的牛顿定律

2.1.4能量守恒定律

2.2导热微分方程及定解条件

2.2.1导热微分方程

2.2.2定解条件

2.3本章小结

3温度场和热辊型计算模型的建立

3.1轧辊热辊型计算模块概述

3.1.1轧辊热辊型计算模块的功能

3.1.2轧辊热辊型模块与相关模块的关系

3.2轧辊热辊型的计算模型

3.2.1工作辊模型单元划分

3.2.2基本假设

3.2.3工作辊各单元微分方程建立

3.3求解方法的选取

3.3.1有限差分法的选取

3.3.2边界条件的处理

3.4温度场二维差分方程的建立

3.5换热系数

3.5.1带钢与工作辊之间的换热系数hs

3.5.2冷却液与工作辊之间的换热系数hw

3.5.3空气与工作辊之间的换热系数ha

3.6热辊型的计算

3.7温度场子程序流程图

3.8本章小结

4工作辊二维温度场和热辊型模型的结果与分析

4.1数据准备

4.1.1基本参数

4.1.2轧制参数

4.1.3其他参数

4.2模型验证

4.3影响温度场和热辊型的主要因素分析

4.3.1轧制节奏对热辊型的影响

4.3.2轧件宽度对热辊型的影响

4.3.3轧件温度对热辊型的影响

4.3.4环境温度对热辊型的影响

4.3.5工作辊导热系数对热辊型的影响

4.4工作辊生产过程的仿真分析

4.4.1轧制过程

4.4.2空冷过程

4.5本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢