高速线材穿水过程温度场分析及控冷参数的设计优化

摘要

线材品质质量的控制绝大部分取决于控制冷却工艺设置的科学性和合理性,其生产线中的水冷段是控制线材最终显微组织和机械力学性能的关键控冷工序。对水冷段控冷工艺过程的研究,不仅能明确各个控冷工艺参数对终轧线材综合质量的影响规律,同时也为实际的线材生产工艺的控制例如制订线材的温度控制策略提供理论依据和科学方法。
　　 本文依托某钢二轧厂达涅利高速线材生产线的改造项目,通过研究分析某种型号线材的冷却过程,建立线材控冷的温度场模型并对影响线材温度场变化的各种控制冷却工艺参数进行了优化设计,为达涅利的水冷线的改造和合理布局提供可行的方案依据。采用有限元法对线材穿水冷却的整个温度场变化过程进行了数学建模,通过ANSYS软件对模型进行仿真求解;运用正交试验(DOE)的方法对各个控冷工艺参数进行了主次分析,根据控冷工艺参数对线材温度的影响规律研究了水冷线的改造方案并进行了讨论设计;同时,为了使整个仿真设计的过程更直观和方便,采用VC++开发了集成ANSYS的APDL语言和DOE方法的友好用户界面。
　　 通过对穿水控冷过程的深入研究,改进了原有控冷工艺的不足之处并找出了控冷的关键因素,初步达到了匹配轧件的不同品种、控冷设备的利用率和控冷的工艺参数三方之间的最佳组合关系的目的,保障了产品质量、丰富了多品种产品的生产能力以及预报产品的品质性能:同时,满足了企业在发展中迫切希望提高生产技术的这一需求,促进了科研成果向生产力的转化。