【摘要】：熱軋H型鋼控制冷卻過程中的數(shù)值模擬經(jīng)過長期的發(fā)展取得了很大的進(jìn)展,但是在理論研究和工業(yè)應(yīng)用方面仍然存在著很多復(fù)雜的問題:加熱冷卻過程中,工件表面與介質(zhì)間發(fā)生強(qiáng)烈的換熱,表面綜合換熱系數(shù)受工況影響較大,工件與冷卻介質(zhì)的狀態(tài)不同、接觸方式不同,即便是同一零件不同表面的換熱系數(shù)都會(huì)有差異。如何準(zhǔn)確的確定表面綜合換熱系數(shù),對(duì)提高H型鋼的加熱冷卻過程數(shù)值模擬的精度,控制和保證H型鋼的軋制質(zhì)量具有重要的意義。本文首先采用集總參數(shù)法和有限元Ansys模擬分析,驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)用圓柱型Q235探頭符合一維瞬態(tài)傳熱,確保了它和H型鋼的一維瞬態(tài)保持一致;其次利用圓柱Q235結(jié)構(gòu)鋼為探頭,進(jìn)行加熱和三種冷卻方式(水冷、空冷、噴霧冷卻)下的溫度曲線采集的實(shí)驗(yàn),利用真彩無紙記錄儀和儀表上位機(jī)管理軟件獲得其近表面熱實(shí)測數(shù)據(jù)文件,將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Matlab中,并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合;再次采用非線性估算法,利用Matlab軟件進(jìn)行迭代編程,得到加熱和三種冷卻方式下的綜合換熱系數(shù)曲線;最后利用Ansys有限元軟件建立加熱和冷卻過程的變物性、非穩(wěn)態(tài)溫度場的有限元模型,換熱系數(shù)采用前述實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。該模型全面考慮了變熱物性、相變潛熱、相變動(dòng)力學(xué)原理等綜合因素的影響。并取部分節(jié)點(diǎn)研究其溫度變化以及沿路徑應(yīng)力場的變化,得到了在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的新的H型鋼溫度場和應(yīng)力場的變化規(guī)律。采用控冷新技術(shù)將對(duì)傳統(tǒng)的型材生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造,對(duì)H型軋后控冷換熱規(guī)律的研究是進(jìn)一步提高控冷數(shù)值模擬精度和水平的關(guān)鍵性問題,對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源合理利用,具有非�，F(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)的意義。
[Abstract]:The numerical simulation in the controlled cooling process of hot rolled H-section steel has made great progress after a long period of development, but there are still many complicated problems in theoretical research and industrial application: in the process of heating and cooling, There is a strong heat transfer between the workpiece surface and the medium, and the comprehensive heat transfer coefficient of the workpiece is greatly affected by the working conditions. The state of the workpiece and the cooling medium are different and the contact mode is different, even if the heat transfer coefficient of different surfaces of the same part will be different. How to accurately determine the surface heat transfer coefficient is of great significance to improve the accuracy of numerical simulation of the heating and cooling process of H-section steel and to control and guarantee the rolling quality of H-section steel. In this paper, the lumped parameter method and finite element Ansys simulation analysis are used to verify that the cylindrical Q235 probe accords with one-dimensional transient heat transfer, which ensures that it is consistent with the one-dimensional transient state of H-section steel, and then the cylindrical Q235 structural steel is used as the probe. The temperature curves of heating and three kinds of cooling methods (water cooling, air cooling, spray cooling) were collected. The real color paperless recorder and the instrument management software were used to obtain the data files of the near surface heat measurement. The experimental data are imported into Matlab, and the experimental data are fitted. Thirdly, the comprehensive heat transfer coefficient curves under heating and three cooling modes are obtained by using nonlinear estimation method and iterative programming with Matlab software. Finally, the finite element model of variable physical property and unsteady temperature field of heating and cooling process is established by using Ansys finite element software. The heat transfer coefficient is verified by the experimental data mentioned above. The model takes into account the influence of various factors, such as variable thermal properties, latent heat of phase transition and kinetic principle of phase transition. The temperature change and the stress field along the path are studied in some joints. Based on the experimental data, the variation law of temperature field and stress field of H-section steel is obtained. By adopting the new controlled cooling technology, the traditional profile production technology will be reformed. The research on the heat transfer law of the controlled cooling after H type rolling is the key problem to further improve the precision and level of numerical simulation of controlled cooling, and to the development of national economy and the rational utilization of resources. Have very realistic and far-reaching significance.
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG335.42

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2164934