薄膜在流延辊上冷却过程温度场的数值模拟研究

为了获得较高表面质量的流延膜片,采用流场仿真手段,对薄膜在流延辊上的冷却过程进行了温度场的数值模拟,并探讨了流延辊直径、螺旋流道导程和流道尺寸对流延膜冷却效率及表面温度均匀性的影响。结果表明,流延膜的冷却效率及表面温度均匀性均随着辊直径的增大先减小再增大;减小流道的宽高比和导程,有助于提高膜片的冷却效率;增大流道的宽高比,减小导程,有助于提高膜片表面的温度均匀性。采用正交试验设计,对辊直径、流道导程、流道尺寸这3个因素进行了响应面分析及结构优化,优化后的温度均值及温度极差值分别较最初值降低了0.082 K和1.639 K。此研究为改善流延膜表面质量提供了理论依据。     

双辊连铸薄带辊速控制模型参考自适应

为解决国内双辊连铸薄带辊速控制系统薄带成品率低、裂纹、易断带和轧卡等问题,对辊速与熔池温度场分布相互关系进行了研究:辊速与铸机出口处薄带表面温度近似线性关系。辊速越大,薄带表面温度越高且易断带;辊速越小,薄带表面温度越低且易裂纹或轧卡。通过采样薄带表面温度,建立凝固终点模型和温度反馈修正铸辊主速度给定数学模型,解决凝固终点不能测量及因干扰致其波动而不能实时修正主速度给定的问题;通过建立模型参考自适应系统解决系统实时性和鲁棒性差的问题。     

热轧带钢温度场在线计算方法研究

热连轧生产过程中,精确的带钢温度场计算模型是保证带钢板形质量、尺寸精度及组织性能的重要前提,其计算速度与精度是当前制约温度场在线计算的重要因素。在分析现有模型的基础上,考虑轧制时带钢对周围环境的热辐射、带钢与周围流体介质的对流换热、带钢与工作辊之间的热传递、带钢变形生热以及带钢与工作辊之间的摩擦生热,基于合理的物性参数和假设条件,采用二维交替差分法建立精轧区带钢温度场计算的通用算法。结合热连轧生产线的实际生产条件,运用C++建立精轧机组带钢温度场在线计算模型,得到各机架出口带钢横断面的温度分布。通过对比模型计算的宽度方向温度分布值与实际测量值,结果表明整体分布趋势一致,温差控制在15℃以内,相对偏差均值为0.56%,计算时间仅用46 ms,验证了热轧带钢温度场计算方法在线应用的可行性。     

塑料片材机抛光辊筒的结构改进及ANSYS分析

针对热成型塑料片材机的抛光辊筒在实际生产中存在的结构强度不够、塑料片材冷却不均匀两大问题,对其进行结构静力与共轭换热仿真,分别得出辊筒变形、应力和辊筒工作表面温度场的分布情况,根据仿真结果对抛光辊筒结构进行改进。再次仿真的结果表明,改进后的辊筒挠度变形减小,最大变形量减少34.06%,最大应力值减少71.45%;温度分布更为合理,辊筒工作表面平均温度降低1.3K。结构改进增加了辊筒结构强度且加强了其冷却效果,减小了塑料片材的横向厚薄偏差。     

高速钢热轧辊表面温度场的测定与应用

根据热轧生产过程中轧辊的实际边界条件,借助于有限元软件ANSYS建立了高速钢和高铬铸铁热轧辊温度场的数值计算模型,对其工作时的温度场进行了对比分析。结果表明:模型的计算结果与现场下机后辊面温度的实测数据比较吻合;在相同的轧制参数和冷却参数条件下,下机后高速钢轧辊表面温度高于高铬铸铁轧辊的;由于高速钢轧辊的导热率及摩擦因数较高铬铸铁的大,使其旋转一周后达到的最高温度较高铬铸铁轧辊的高65℃左右,达到582.5℃;结合现场的情况,优化了高速钢轧辊的冷却参数,可使其下机后的温度保持在65℃以下。     

带钢冷轧机工作辊表面粗糙度实测研究

通过大量跟踪实测工作辊和带钢表面粗糙度,深入分析了带钢表面粗糙度的影响因素和变化规律,运用逐步回归法建立了冷轧带钢表面粗糙度预测数学模型和转印率模型,进而建立了轧辊表面粗糙度衰减规律模型。这些模型可以用于生产中预测轧后带钢表面粗糙度、合理安排带钢轧制顺序、决定工作辊下机时间和修正轧制力计算模型。     

冷轧毛化工作辊表面粗糙度衰减过程的试验与数学模型研究

为了分析影响冷轧带钢工作辊表面粗糙度衰减的因素,探究典型毛化工作辊表面粗糙度的衰减规律,得到可应用于生产现场的工作辊表面粗糙度衰减过程数学模型,针对9Cr2Mo材质的工作辊和Q345材质的带钢,在不同初始粗糙度、不同压力、不同润滑油体积分数以及不同轧制里程数等条件下,进行一系列模拟冷轧带钢轧制过程的毛化表面微观形貌磨损试验。试验结果表明:在试验水平范围内,初始粗糙度、轧制里程数、轧制力对表面粗糙度衰减过程的影响高度显著,其中初始粗糙度的影响最大,其次是轧制里程数,再次是轧制力;而润滑油体积分数无显著影响;从变化过程的数学描述上,工作辊表面粗糙度的衰减量与轧制里程数成指数关系,与初始粗糙度、试验力呈线性关系。以此为依据建立毛化工作辊表面粗糙度衰减过程数学模型,并与现场实测轧辊表面粗糙度数据进行对比,验证了模型的可行性与可靠性。     

影响热轧带钢氧化铁皮酸洗质量和速度的因素

用SEM、表面粗糙度仪对SPHC热轧带钢氧化铁皮的表面形貌、厚度、界面粗糙度、显微结构等因素对其酸洗质量和速度的影响进行了分析,探讨了酸洗工艺的调整对改善氧化铁皮酸洗效果的影响.结果表明:使氧化铁皮表面产生裂纹、厚度减薄均有利于提高酸洗速度;提高氧化铁皮的厚度均匀性、降低表面粗糙度,可减少带钢的酸洗色泽灰暗等缺陷;开卷状态下快速冷却的氧化铁皮具有双层结构,酸洗速度较快,卷曲状态下缓慢冷却的氧化铁皮酸洗速度较慢;用6%HCI溶液酸洗时,合适的带钢预热温度是60℃左右,可缩短酸洗时间;用18%HCI溶液酸洗时,合适的酸液温度为75～85℃,可显著缩短酸洗时间.     

宝钢1580工作辊热变形的数值模拟与实验研究

根据现场的复杂工况，将轧辊辊身分为辊颈、辊端、辊肩、轧制区和非轧制区，综合考虑分段冷却、支撑辊、摩擦热和变形热等因素的影响，建立符合实际的边界条件，并根据热平衡原理建立了工作辊温度场数学模型。在宝钢1580热轧机上进行实验，详细分析了热凸度的瞬态变化以及热凸度在每块带钢轧制前后的变化，对热凸度间断的原因进行了分析，模型计算值和实测值吻合较好，表明模型工程实用性较强，为轧辊热变形的在线预报和控制提供了一定的依据。     

镁合金轧制热流体式控温轧辊温度变化规律研究

镁合金板带轧制过程中轧辊冷却调控是保证板带轧制成形质量的重要环节,轧辊通油调温的方式能很好保证轧辊表面温度均匀性,这对提高板带整板成形质量具有重要的作用。但由于轧辊自身导热系数限制,表面温度针对内部油温变化的响应存在明显的时滞性。在前期镁合金专用轧辊设计及实验室应用基础上,主要通过获得通油轧辊在不同冷却方式和不同冷却油流量下的辊面温度变化规律,为镁合金轧制过程中的轧辊恒温控制提供理论基础。研究结果表明：在不同工况下辊面温度沿轴向分布的趋势相同,表现为从操作侧到传动侧温度递减的显著特征。在获得辊面温降时滞性变化趋势的基础上,利用非线性拟合手段建立了镁合金专用轧辊冷却时滞性量化模型,模型表明辊面温降滞后时间与辊面温度呈二次函数关系。     

重型机械湿式多片制动器工作特性主要影响因素研究

为了对湿式多片制动器工作特性进一步研究,运用接触温度计算模型、热分析基本原理、层流方程分别对湿式制动器的制动转矩、表面温升和带排转矩工作特性进行理论建模,研究了湿式制动器摩擦表面油槽形状、润滑冷却液流量、制动油压对制动器工作特性影响规律。分析结果表明:双圆弧油槽相对别的油槽具有加工简单、制动转矩较高、表面温升较小、带排效应较小等优势;润滑冷却液流量主要对湿式制动器的响应时间有较大的影响,流量越大制动响应时间越长,制动表面温度越低此外带排转矩也越高;制动压力对制动转矩的影响主要体现在制动转矩的响应时间上,压力越大,响应时间越短,表面温度越高,对带排转矩的影响有限。     

加压内冷却方法在高温合金磨削中的应用

针对镍基高温合金在磨削加工中大量磨削热的冷却问题,提出采用加压内冷却与断续磨削结合的冷却方法,实现磨削过程中充分冷却磨削弧区高温的目的。设计制备磨粒有序排布的加压内冷却砂轮,采用Fluent有限元软件建立砂轮磨削GH4169高温合金的温度场模型,模拟分析砂轮转速和冷却液压力对砂轮散热性能的影响。开展加压内冷却砂轮磨削GH4169实验研究,分别对磨削温度、表面粗糙度以及表面微观形貌进行对比和分析。结果表明：在相同的磨削参数条件下,相对外冷却方式,内冷却方式能获得更优良的加工表面质量,磨削温度和表面粗糙度均明显降低;在其他磨削参数相同时,冷却液压力越大,磨削温度越低且表面粗糙度越小,表面形貌更加规则、完整。     

超宽六辊CVC轧机的凸度调控能力分析

为掌握超宽六辊CVC轧机的凸度调控能力,建立有限元仿真模型,对不同带钢宽度下工作辊弯辊、中间辊弯辊和CVC中间辊窜辊对板廓的影响进行具体分析。仿真结果表明,工作辊弯辊、中间辊弯辊和中间辊窜辊均具有相似的调节效果,对于1000mm的带钢,工作辊弯辊的调控能力最强;对于1500mm的带钢,工作辊弯辊和中间辊窜辊的调控能力相当;对于2000mm的带钢,中间辊窜辊的调控能力最强。因此,对于超宽轧机,CVC窜辊对窄带钢的凸度调控效果并不十分理想,会导致轧制窄带钢时出现凸度控制能力不足的问题。通过对凸度调节域进行分析,发现该轧机对四次凸度的控制能力较弱,难以控制超宽带钢生产中的边中复合浪形问题。     

制动器摩擦接触表面温度场分布特性研究与实验验证

通过运用滑动接触理论,考虑摩擦接触表面的变形因素,依据制动器制动规律,建立摩擦接触表面温度场分布模型,研究制动器摩擦副滑动过程中温度场变化规律并进行试验验证。分析结果表明:随着达到最大压力时间的延长,制动摩擦接触表面最高温度呈现下降趋势;制动温度场在轴向和径向上变化趋势较为明显,随着傅里叶数的增加,摩擦接触温度呈现下降趋势;通过试验验证后摩擦接触表面温度场理论计算模型与试验结果在趋势和结果上基本相同。     

1600高速铝箔轧机工作辊温度场的有限元分析

在充分考虑四辊高速铝箔轧机实际工作环境的基础上,建立了工作辊的二维轴对称温度场模型。基于ANSYS有限元平台软件,利用APDL参数化编程语言,给出了简单、灵活的工作辊温度场仿真分析方法,研究了工作辊沿轴向和径向的温度分布和热凸度变化规律。通过将仿真结果与现场换辊时工作辊表面实测的数据相比较,验证了模型的准确性和可靠性。     

辐射槽面喷雾冷却传热特性试验

针对表面结构强化喷雾传热机理不明确的现状,在辐射槽道结构表面上,以蒸馏水为工质,研究了喷雾流量、槽道深度对传热特性的影响;通过测定液体离开待冷却表面温度、喷雾液体相变量,结合试验照片,探讨喷雾冷却传热机理。研究发现,热流密度随喷雾流量和表面温度的增大而增加;辐射槽面相比光滑表面具有更好的传热性能,槽道深度越大,效果越好,特别是在喷雾冷却的沸腾区。试验现象和曲线证明快速运动的薄液膜是决定喷雾冷却非沸腾区传热的关键;但在沸腾区,汽泡破裂与液滴对接触壁面的冲击更为重要。当槽道深度超过液膜厚度时,再增加槽道深度对提升非沸腾区传热不利,但深槽面能提供更多的汽化核心,有利于沸腾区传热强化。槽结构影响研究、相变量测定以及传热机理探讨丰富了喷雾冷却理论,为进一步完善模型奠定了基础。     

铝箔涂层线水冷辊温度场影响参数分析

铝箔涂层线水冷辊容易导致亲水铝箔产生"起皱"问题,其原因为使用完全水冷导致冷却速度过快,无法满足铝箔工艺要求.文中使用流体商用软件Fluent计算了铝箔冷却过程温度场,给出了流场温度分布及量化值比较.在此基础上,首先探讨了通过加置空气隔层改善铝箔"起皱"问题的可行性,并给出了空气隔层厚度对铝箔冷却过程的影响规律,其次探讨了水冷辊直径、包角、旋转速度等主要参数对冷却过程的影响规律并拟合出相应曲线.结果 表明:添加空气隔层可有效降低铝箔冷却速度,随着空气隔层厚度的增加,空气隔温效果增加,隔层设置为4～6 cm可满足铝箔生产工艺要求;铝箔冷却温度与水冷辊直径、包角呈线性关系,与水冷辊旋转速度呈反比关系.     

冷带轧机在线磨辊磨削液评价

在线磨辊必须进行不间断冷却，冷却带钢必须要不间断润滑。有的液体冷却效果好，润滑效果差；有的液体润滑效果好，冷却能力却次。本文运用模糊理论对常用的七种磨削液的使用效果和特性进行了模糊评判，得出一种冷却、润滑综合能力最好，又比较经济的液体试剂作为在线磨辊磨削液有兼做冷轧带钢润滑液，从而大大简化工艺，取得良好效果。     

二冷喷嘴布置对板坯质量的影响

通过板坯连铸工程实例,分析研究了浸入式水口形状对结晶器内钢水流场、温度场分布,以及铸坯内部和表面温度的影响,二冷区喷嘴布置对板坯冷却效果和板坯质量的影响。对二冷区喷嘴布置进行了改进,有效改善了板坯冷却效果,提高了铸坯质量。     

热镀锌沉没辊装置振动固有特性影响因素研究

为研究沉没辊装置振动固有特性的影响因素,采用有限元技术,开展了沉没辊装置的湿模态和预应力模态分析,分别研究了流体密度、带钢断面及其张力等因素对沉没辊装置振动频率的影响程度及规律,并分析造成频率差异的原因。结果表明:沉没辊装置在锌液中振动时的频率比在空气中减小24.4%~58.8%,且频率随着流体密度的减小而增大;沉没辊装置在带钢断面及其张力等预应力作用下的固有特性影响很小,但一些具有不对称性的振型会减少轴承的工作寿命。