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第19卷第1期安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)Vol.19.No.1

2009年1月JournalofAnhuiVocationalCollegeofMetallurgyandTechnologyJan.2009

高速棒材熱連軋過程溫度場數(shù)值模擬

蔡長生

[1、2]

,吳春京,李伏武

[2][2]

([1]北京科技大學(xué) 北 京 100083)

([2]馬鋼設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 安徽馬鞍山 243000)

水冷和輸送等各個(gè)環(huán)節(jié)熱傳導(dǎo)及邊界條件的分析,應(yīng)用有限差分法建立高速棒材熱連軋過摘 要:通過對高速棒材軋制、

程溫度場模型,并對整個(gè)連軋過程進(jìn)行了溫度模擬計(jì)算,獲得軋件表面及其內(nèi)部溫度分布規(guī)律。結(jié)果表明,計(jì)算值和實(shí)測值有較好的一致性。

關(guān)鍵詞:高速棒材;熱連軋;溫度場模擬;有限差分法

中圖分類號:TG335 62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-9994(2009)01-0001-03 直條棒材高速軋制技術(shù)是近幾年剛剛發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù),它的關(guān)鍵技術(shù)是高速冷床上料系統(tǒng)的應(yīng)用,使直條棒材軋制的終軋速度提高到40

m s,且軋制過程具有孔型差別大、變形程度大且不均勻、應(yīng)變速率高、軋件與孔型熱交換復(fù)雜等特點(diǎn)。而目前針對高速棒材實(shí)際生產(chǎn)線數(shù)據(jù)的建模工作尚處于摸索階段,研究軋件溫度這一影響軋鋼生產(chǎn)及產(chǎn)品組織性能的關(guān)鍵因素有著重要意義。本文借鑒普通棒材和高速線材溫度模擬經(jīng)驗(yàn),運(yùn)用有限差分方法,根據(jù)真實(shí)設(shè)備間距,建立高速棒材連軋過程的有限差分溫度模型,編寫程序進(jìn)行溫度模擬計(jì)算,獲得軋件表面及其內(nèi)部溫度分布規(guī)律,為優(yōu)化軋制工藝、在線溫度預(yù)報(bào)以及進(jìn)一步的組織性能研究提供基礎(chǔ)條件。

產(chǎn)線上軋機(jī)總架數(shù)為24架,其中粗軋機(jī)組(1~6)、中軋一機(jī)組(7~12)、中軋二機(jī)組(13~16)分別為6架、6架和4架平立交替布置的無牌

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坊短應(yīng)力線軋機(jī),精軋機(jī)組(17~24)為利舊的10機(jī)架側(cè)交無扭高線精軋機(jī)組(實(shí)際利用8架)。在生產(chǎn) 12mm產(chǎn)品時(shí),15、16、23、24軋機(jī)空過,水箱1部分開啟,水箱2、3、4全部開啟,開軋溫度1050 ,1軋機(jī)速度0.2m s,終軋速度30m s。1 2 數(shù)學(xué)模型的建立及求解

軋件在軋制、水冷和輸送過程中發(fā)生不同性質(zhì)的熱量傳遞,而且在軋制過程中還發(fā)生塑性變形,塑性變形功中大部分轉(zhuǎn)化為熱,而且溫度隨著時(shí)間發(fā)生變化,因此,高速棒材在軋制過程中的熱傳導(dǎo)問題屬于具有內(nèi)熱源的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題。

馬鋼高速棒材生產(chǎn)線的孔型系統(tǒng),前兩架為箱形孔型孔,接下來為交替的橢圓-圓形孔。為了保證計(jì)算精度,盡可能提高計(jì)算速度,本文對模型進(jìn)

[1]

行如下處理:坯料在箱形孔軋制時(shí)采用矩形斷面的二維數(shù)學(xué)模型;在圓型孔(橢圓形孔等效為圓形孔)

軋制時(shí)采用無限長圓柱的一維數(shù)學(xué)模型。矩形

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1 溫度場模型的建立

1 1 連軋生產(chǎn)線簡介

圖1是馬鋼高速棒材生產(chǎn)線生產(chǎn)流程示意圖,該生產(chǎn)線年設(shè)計(jì)生產(chǎn) 8~ 16mm直條螺紋鋼筋和光面圓鋼50萬t,設(shè)計(jì)最高軋制速度38m s。生

圖1 生產(chǎn)流程示意圖

收稿日期:2008-11-10;改稿日期:2008-11-22

作者簡介:蔡長生(1970-),男,高級工程師,北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,碩士研究生,馬鋼設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司軋鋼所,所長。

斷面轉(zhuǎn)化為圓形斷面按照轉(zhuǎn)化前后面積相等的原則進(jìn)行處理。

對于箱形孔采用二維熱傳導(dǎo)模型,其導(dǎo)熱微分

[2]

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