轧制过程中宽厚板沿宽度方向温度分布模拟研究

摘要

在宽厚板轧制过程中，温度是生产中的一个重要工艺参数，直接影响产品的尺寸精度、轧机的负荷分配、金属的微观组织变化和轧后产品的机械性能。当轧件宽度方向温差过大时，容易导致轧件沿宽度方向力学性能不均匀。因此，对轧制过程中宽厚板宽度方向的温度分布进行研究，具有重要的理论和实际意义。
　　基于对温度场基础知识的了解，本文首先介绍了温度场中广泛应用的三个基本定律——傅立叶定律、牛顿冷却公式与斯蒂芬-波尔兹曼热辐射定律，然后介绍了温度场的求解过程中需要建立的各个条件和求解方法，同时对本课题用到的商业软件MARC在求解温度场方面作了简要的介绍。
　　其次，分析了影响轧制过程中轧件沿宽度方向温度场的几个主要因素，如空冷、高压水除鳞、压下量、轧制速度等，并依据公式推导出宽厚板温度场的数学模型。综合考虑工作辊的弹性变形和轧件的弹塑性变形，基于大型商业软件MARC，建立了模拟轧件温度场的有限元仿真模型，并验证了此模型的准确性。
　　然后，利用有限元软件MARC，模拟了宽厚板精轧某一道次几个主要因素下轧件沿宽度方向的温度分布，如空冷、高压水除鳞、压下量、轧制速度、轧件材料、轧件宽度、摩擦系数等，其中主要分析了轧件材料、压下量、轧制速度、摩擦系数与轧件宽度对轧件宽度方向温度的影响，并得到在这些影响因素下宽厚板沿宽度方向温度分布规律。
　　最后，为了补偿宽度方向边部温度，安装感应加热装置，并模拟了加热效果。比较了有无感应加热时，轧制力和轧件沿宽度方向的板凸度，说明了边部感应加热的可行性。

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第1章 绪论

1.1 宽厚板生产的重要性

1.2 国内外宽厚板轧机发展现状

1.3 热轧温度场的研究现状

1.4 本课题的研究意义及研究内容

第2章 温度场基本理论及有限元软件

2.1 传热学三个基本定律

2.2 温度场的求解

2.3 通用有限元软件MARC的介绍

2.4 本章小结

第3章 宽厚板温度场数学模型的建立

3.1 宽厚板温度场数学模型

3.2 模型关键参数确定

3.3 宽厚板轧机模型的建立

3.4 本章小结

第4章 宽厚板沿宽度方向温度仿真分析

4.1 空冷3s后轧件沿宽度方向温度分布

4.2 高压水除鳞后轧件沿宽度方向温度分布

4.3 压下量对轧件沿宽度方向温度分布的影响

4.4 轧制速度对轧件沿宽度方向温度分布的影响

4.5 轧制过程中轧件材料对沿宽度方向温度分布的影响

4.6 轧件宽度对沿宽度方向温度分布的影响

4.7 摩擦系数对轧件沿宽度方向温度分布的影响

4.8 本章小结

第5章 感应加热对宽厚板宽度方向温度的影响

5.1 电磁感应加热的基本原理

5.2 感应加热钢板局部电磁场的建立

5.3 有限元模拟

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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