高碳钢线材轧后控冷过程中温度场数值模拟

摘要

武钢高线车间改造后，在精轧机组后增加了减定径机组，使得精轧总变形量、道次变形量及冷却过程发生了根本改变。本文对改进后的武钢高线控制冷却段进行深入研究，通过有限元模拟，分析了高速线材轧后控制冷却过程中断面温度场的变化规律，建立了高速线材轧后控制冷却过程中的传热和相变模型，并用大型商用有限元软件Marc/Mentat及其二次开发技术，模拟计算了控制冷却过程中线材断面温度场变化全过程，为现场生产制定合理的工艺制度、提高产品的综合性能有重要的指导意义。论文主要内容包括： （1）以高速线材为研究对象，结合Fourier导热定律，建立了高速线材水冷段的传热数学模型，根据现场生产条件，确定初始条件并分段建立水冷段的换热边界条件。 （2）基于相变热力学和动力学理论，建立了高速线材控制冷却过程中的相变潜热数学模型，结合Fourier导热定律，建立了高速线材在风冷段的传热数学模型，从而可建立高速线材在风冷段的温度场与相变过程的耦合传热模型。 （3）基于建立的传热数学模型，利用大型商用有限元软件Marc/Mentat及其二次开发技术，模拟了高速线材轧后控制冷却过程中轧件断面温度场变化过程及风冷段的微观组织演化过程，将模拟结果与实测结果相比较，验证计算模型的可行性和准确性，并对线材断面温度场的模拟结果进行分析，对现场生产工艺提供改进意见。

目录

文摘

英文文摘

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第一章前言

第二章文献综述

2.1有限元的发展及应用

2.2有限单元法的分析步骤

2.3热传导问题的有限元法

2.4传热学的基本理论知识

2.4.1各种传热类型

2.4.2导热基本定律

2.4.3传热学中初始条件和边界条件的定义

2.5本课题研究目的、意义及现状

2.5.1研究现状

2.5.2研究意义

2.5.3研究内容及研究方法

第三章高碳钢控冷过程中数学模型研究

3.1生产工艺流程图

3.2水冷段控制冷却的数学模型

3.2.1水冷段传热数学模型

3.2.2水冷时换热系数的确定

3.3风冷数学模型

3.3.1风冷段传热数学模型

3.3.2相变潜热处理模块

3.3.3相变潜热的二次开发子程序

3.3.4片层间距数学模型

3.4材料热物性参数的确定

3.5本章小结

第四章温度场模型结果分析

4.1模型的建立

4.2水冷过程温度场模拟

4.3风冷线模拟结果

4.4本章小结

第五章结论

参考文献

致谢