镁合金温控轧辊的温度场研究

镁合金板材轧制对工作辊的温度有特殊控制要求,本文采用导热油循环流动传热的方式对轧辊进行温度控制,基于有限差分法建立了轧辊、导热油传热过程的差分模型,利用FLUENT建立了导热油加热轧辊的流固耦合传热模型,并辅以相应的实验验证,给出了其传热过程中轧辊的温升曲线、辊身表面及横截面温度分布。结果表明：在不同的加热条件下,其表面温度分布呈现操作侧温度高、驱动侧温度低的特点,两端的温差范围在5-12℃,且流体温度与速度对其影响较小;轧辊内壁与外壁的最大温差6℃,可近似认为径向温度分布均匀;随着加热时间的增加,轧辊表面温度均呈速率减小的趋势上升,流体温度升高及速度增大时,轧辊温升变快;轧辊停止加热后,其表面温度不会立即下降且持续增长一段时间,这段时间约为5-8分钟,流体的温度和速度对延长的时间影响较小;轧辊表面平均温度的计算值与实验值吻合较好,最大相对误差为8.3%,表明该模型可正确预测轧辊表面的平均温度,作为镁合金板材轧制模型的一部分,利于轧制过程中轧辊的“等温”控制,实现“镁合金板材的等温轧制”控制。     

基于三维有限元铸轧工艺模拟及工艺参数优化的Mg-Al合金晶粒细化(英文)

为了获得质量优异的镁合金薄板材并研究铸轧工艺参数对AZ31镁合金薄板材的温度场和热应力场的影响,基于铸轧的对称性采用ANSYS软件建立了三维几何和有限元模型。在ANSYS软件中采用smart-sizing算法进行网格划分。进行了一系列不同工艺参数下的三维温度场和热应力数值模拟。结果表明,随着浇注温度的升高,液相区和液固两相区的长度都增加;随着辊/薄板间接触的对流换热系数的增大,液固两相区的长度减小;随着浇注温度和铸轧速度的提高,两相区的长度增大。将优化的工艺参数(铸造速度2m/min、浇注温度640℃、换热系数15kW/(m2·℃)及水淬)用于镁合金铸轧试验,得到平均晶粒尺寸为50μm的镁合金板坯。三维仿真结果能更好地理解相变区的温度变化和铸轧过程中热裂纹的形成机理,为设计和优化镁合金铸轧的工艺参数提供帮助。     

航天器高速角接触球轴承生热及温度场仿真分析

高速角接触球轴承在高速运转条件下生热主要是由于滚子与滚道相互摩擦引起的,其中转速、载荷、材料和润滑状态等都是主要的影响因素。根据滚动轴承生热计算模型,基于MATLAB计算平台对航天器高速角接触球轴承B7005进行生热计算。另外,基于ANSYS有限元分析平台对轴承进行温度场仿真分析。最后比较两种方法的结果,分析表明,理论计算与有限元分析结果接近,验证了所介绍的温度场仿真分析方法具有较高的可靠性,也是热-结构耦合分析和寿命分析的重要基础。     

铝合金轧制过程中的热力耦合分析

通过铝合金在Gleeble-1500上的实验数据,建立了本构方程.根据弹塑性热力耦合大变形有限元理论,获得了热轧过程中的数值仿真模型,分析了压下率、轧制速度以及接触传热系数等参数对温度和流动应力变化规律的影响,并与某铝厂热轧板带生产过程中不同压下率下的力能参数变化进行了对比,计算结果表明模拟值与实测值吻合较好,误差低于15%.     

热带精轧过程中温度变化规律的研究

为研究热连轧带钢终轧温度变化规律,给出了带钢轧制过程温度计算模型,分析了轧制速度、工作辊材质、带钢材质和工作辊温度对变形温升、接触温降和摩擦温升的影响,从而得到带钢轧制过程中温度变化的影响规律,为建立高精度热连轧带钢温度控制模型提供了理论依据.     

宽厚板支承辊差温热处理工艺研究与生产实践

在宽厚板支承辊差温热处理加热过程中进行了实际测温及数值模拟,得到辊身不同深度处的温度场分布,确定了支承辊表面与差温炉之间的换热边界条件,制定了宽厚板支承辊生产件的差温热处理工艺。生产实践表明,采用差温热处理的厚板支承辊,硬度均匀性较高△HSD≤4,表面金相组织为性能优良的回火马氏体。     

3D Numerical Simulation on Thermal Flow Coupling Field of Stainless Steel During Twin-Roll Casting

The surface crack and lateral crack of the AISI 304 stainless steel thin strip produced by twin-roll casting were observed. The temperature at the center of outlet during twin-roll-casting process was determined by infrared thermometer. In order to avoid the surface cracks of the casting strip, the thermal flow coupling field of AISI 304 stainless steel during twin-roll-casting process was simulated by a 3D fluid-structure coupling model. According to the simulation result, the effect of the casting speed on thermal flow field was analyzed and the process parameters were optimized. Moreover, by studying heat flux curves, the heat transfer mechanism between molten pool and roll was analyzed. The results show that, with the increase of the casting speed, the temperature of the molten pool increases and the solidification point moves toward the outlet. Meanwhile, the whirlpool above gets larger. Based on the solidification front position, the optimized process parameters are 1500 °C and 0.37 m/s. The heat transfer mechanism between molten pool and roll contains direct contacting heat transfer and air gap heat transfer.     

木材单板热压导热数学模型和可视化数值解的研究

在能量转化和守恒定律基础上,根据模型假设,建立了非稳态导热数学模型,用于描述木材单板热压时温度的变化规律,并使用MATLAB软件求得模型的可视化数值解。通过实验验证了模型的准确性,对比了理论与实际的温度曲线,并对结果进行了分析与讨论。该数学模型描述的木材单板在热压时的传热规律具有一定的可信度;这个模型及可视化数值解可用于研究低含水率木材热压传热现象及指导木质复合材制造。     

A study of thermal-mechanical modeling of hot flat rolling

Mathematical modeling of the thermal and mechanical events during hot flat rolling is considered. The difficulties in arriving at accurate and consistent results are identified as those involving the boundary conditions of the process. These refer to the roll/strip heat transfer coefficient and the shape and magnitude of the roll gap contact surface. The effects of the variations of these parameters on the resulting calculations are studied.     

热轧不锈钢板带粗轧机架高速钢轧辊的研制

由于不锈钢热轧板带产线粗轧温度高、压下量大、轧辊咬入角大、辊面受挤压力和摩擦力更大等工况特点,原轧辊材质的应用受到了限制。介绍了热轧不锈钢板带粗轧新型高速钢轧辊的研制情况,主要介绍了其化学成分、热处理工艺、内层材质的设计及其组织性能。该新型高速钢轧辊在国内某1 780 mm不锈钢热轧产线粗轧机组的应用取得了较好效果,毫米轧制量为7 000 t/mm,下机辊表面光洁,表面粗糙度为1.3～1.6 μm。     

制备非晶薄带冷却辊流动换热特性及协同优化

为改善平面流铸冷却辊的换热特性,提高Fe-Si-B非晶薄带的横向厚度均匀性,建立了冷却辊轴向换热通道数值计算模型。在分析现有通道流动换热特性基础上,提出一种球面形换热通道设计方法。基于场协同理论,综合换热与流阻,对所提球面形通道进行优化,并进行实验验证。结果表明:通道内冷却水换热效率沿水流方向逐渐下降,与冷却辊换热主要发生在靠近冷却辊内壁位置,现有冷却辊宽度中部温度远大于两端,轴向温差明显;球面形通道可以加强冷却辊中部换热,降低外壁温度、热变形和轴向变形差,进而改善非晶薄带横向厚度均匀性;随着球面半径的减小,通道中部换热明显增强,但流阻随之急剧增大;综合流阻与换热特性,存在最优通道优化半径。     

离心铸造复合高速钢辊环的研究

研究了离心复合铸造工艺和复合变质处理对高速钢辊环性能的影响,结果表明,选用变质高碳无钴高速钢作外层,用球铁作内层,选择合适的离心机转速、两种金属熔液浇注间隔时间和浇注温度,结合采用表面感应热处理工艺,可获得硬度高、均匀性好、内外层结合良好的高速钢复合辊环,用于工业生产其使用寿命比高铬铸铁辊环提高５ 倍以上。     

CSP热轧工作辊传热系数的确定

针对轧制过程中工作辊传热系数与温度场分布关系问题,通过对国内某钢厂CSP生产线CVC工作辊温度的实测,建立了基于BP网络预报的工作辊传热系数优化模型,结合PSO算法对模型中的传热系数进行寻优。结果表明,该方法实用可靠,可用于现场工作辊换热系数的确定,并解决与此相类似的高度非线性问题。     

铝带坯铸轧过程轧制压力的建模与仿真研究

利用切块法分别推导出铸轧过程上述两区的静力平衡微分议程,在所建立的轧制压力模型的基础上,对常规铸轧进行了仿真计算,计算结果与实测数据相吻合,在此基础上,对快速铸轧进行了虚拟仿真研究,研究结果表明,减薄铸轧板坯厚度可提高铸轧速度;随着铸轧速度降低,铸轧区增大与铸轧坯厚度减薄,轧制压力峰值增大,随着铸轧辊径增大,轧制压力增大,因此铸轧机力能的设计参数也要相应增大。     

A Theoretical and Experimental Study of Heat Line Formation in a Roll Caster

The authors show that a steady state two-dimensional finite difference model has been developed to describe the roll casting process, incorporating a variable heat transfer coefficient through the roll bite. The model explains the formation of the speed limiting defects called ‘heat lines’ in terms of this variable strip/roll heat transfer coefficient. The results of subsequent casting speed trials are compared with the predictions made by the numerical model. Approximate values of the heat-transfer coefficients through the roll bite in the various regions proposed for the roll caster model have been determined by matching predicted strip exit temperatures to experimental measurements for various casting speeds. Further evidence for the values of the alloy/mould heat transfer coefficients were obtained from cooling curves. The model has been used to investigate the effect of varying various casting parameters on the strip exit temperature and the critical casting speed above which heat lines form.     

铜磷预合金粉在金刚石工具中的应用

在金刚石工具中添加铜磷预合金粉,热压烧结过程中铜磷预合金粉瞬时液化对铁铜基础粉形成钎焊连接,烧结体的致密度、硬度、强度均得到提高。铜磷预合金粉改善单质铁粉和铜粉的润湿性和结合力,并在晶界处生成脆性化合物,增加烧结体的脆性,提高了金刚石工具的锋利度,在金刚石工具行业中具有广阔的应用前景。      

唐钢热卷箱典型故障分析及对策

针对热卷箱投运初期因成卷失败、卷形不良、开卷失败及开卷后带坯跑偏等原因造成的带钢甩废率高的问题,通过合理调整弯曲辊初始辊缝等工艺参数,定期检查并确保各零部件的机械精度,严格执行热卷箱内各个辊子定期更换制度,使因热卷箱事故造成的带钢甩废率达到0.2‰以下。     

板带热轧工作辊热凸度模拟软件的研究

根据热轧带钢工作辊在工作中的实际传热情况, 将工作辊对称地分为轧制区、非轧制区、辊肩、辊端和辊颈5个部分, 充分考虑热轧工作辊的实际环境对轧辊温度场和热变形的影响, 来确定轧辊的热边界条件; 再利用有限差分法建立工作辊温度场及热变形的数学模型, 并利用VC++平台进行模拟研究, 建立适合在线计算的快速模拟软件; 最后分析了轧辊直径和压下率对轧辊热凸度的影响。     

生物质复合材板坯内部孔隙形成的模拟与实验分析

应用计算机模拟的方法研究了生物质复合材板坯内部孔隙的形成.通过对板坯内孔隙体积比率与加工参数包括原料的几何形状、材料的公称密度之间的关系的考察结果表明,由模型得到的数据与由实验得到的数据的结果趋向一致.研究中通过在板材热压实验中测量板坯中心部位的温度和气体压力变化来说明孔隙对热和质传输的影响,实验和分析的结果也验证了该模型和模拟的方法对于研究生物质复合材板坯内孔隙具有一定的有效性.     

四辊连续滚弯侧辊位移计算与数值模拟

在四辊卷板过程中,卷制工件的曲率主要取决于侧辊的位移量。以塑性弯曲理论为基础,对四辊连续滚弯过程中板材各阶段的变形情况进行了理论分析。根据卸载定理推导出双线性硬化模型板材的回弹曲率计算公式,建立了四辊连续滚弯侧辊位移的数学模型。利用ABAQUS有限元软件对四辊连续滚弯过程进行三维动态模拟,对仿真值和理论值进行了比较,分析了不同板厚下侧辊进给量、相对弯曲半径与成形曲率半径之间的关系。结果表明:有限元仿真误差较小,可以用来指导实践;随着侧辊进给量的增加,板厚对成形曲率半径的影响逐渐减小;成形曲率半径随着相对弯曲半径的增加基本呈线性关系变化。