轧辊温度场及轴向热凸度有限元计算

采用大型有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对四辊轧机工作辊的温度场进行了模拟,在模拟过程中,考虑了轧辊和轧件间的瞬态热接触和对流边界,动态分析了热轧时工作辊的升温过程,预测了工作辊的瞬态温度分布,并将所得的温度分布用于热凸度的近似计算中,其计算结果与献结果相吻合。     

面向辊形磨削的热带钢连轧机工作辊热变形研究

热带钢连轧机工作辊下机后尚未完全冷却即进行磨削,残存的不均匀热变形导致磨削的工作辊辊形在空冷一段时间上机时很难达到工艺设定值.针对热辊形不易测量的特点,制定合理的物理测量方式,准确地测量了工作辊下机后的温度分布和热辊形.考虑复杂的工作辊换热边界条件,采用有限差分法对工作辊空冷时的温度场和热变形进行了数值模拟,计算结果与测试结果吻合良好.对工作辊下机后不同时刻的热变形进行仿真,通过将目标上机辊形和磨削时热辊形叠加来设定磨削辊形,为实现合理的辊形磨削提供了依据和计算方法.     

铝合金连续铸轧过程直接热-力耦合数值模拟研究

基于大型有限元模拟软件MSC.Marc建立了连续铸轧过程的热-力耦合模型,应用材料流变本构模型和辊/板界面接触热导模型,对铝合金的连续铸轧过程进行了二维的直接热-力耦合数值模拟,分析了连续铸轧过程中辊套及板坯的温度场、应力场的分布规律,研究了不同的铸轧工艺下的板坯温度场、应力场变化的规律。研究发现：在铸轧过程中,辊套的温度分布、应力分布均存在所谓的＂集肤效应＂,板坯在铸轧区内的应力场与板坯物性因素、几何因素及温度、铸轧工艺等有密切的联系,仿真的结果与大量的工业现象相符,在一定程度上可以为实际生产提供技术指导。     

热连轧机组轧辊温度场及热辊型

针对热连轧机组轧辊温度场无法精准预测引起的辊耗及板形问题。为了实现轧辊温度场与热辊型的精确预报来减少异常辊耗和避免重大生产事故的发生,运用数值解析的有限差分法和轧辊热传导方程建立了适合于热轧轧辊温度场与热辊型模型,在此模型基础上引入热轧机组的轧辊冷却水智能分段冷却控制系统,充分考虑复杂状态下冷却水的存在和冷却水流速对轧辊温度场与热辊型的直接影响。结合热连轧轧制过程中的设备参数及其工艺特点,同时考虑轧制钢卷数量递增对轧辊温度场和热辊型的循环叠加作用,编写程序将理论计算公式、模拟调控模型与现场实际工艺设备参数相结合作为分析的研究对象。首先通过现场轧辊测温设备对工作辊和支撑辊进行温度测量,并将测得的实际温度分布值与模型计算值进行对比分析,得到相近的轧辊温度和轧辊凸度变化趋势以及一致的温度和凸度数值,验证了模型计算的准确性和有效性。随后根据结果进行研究分析,得到了钢卷数量变化对轧辊温度和辊凸度的影响,发现了钢卷数增加对温升的叠加影响,同时发现10卷左右将会完成轧辊温度场的温升稳定,同时分析得出冷却水流速在3种不同速度下的轧辊温度沿辊身方向分布情况。最终实现了对工作辊和支撑辊温度场与热辊型的精确...     

带钢热连轧机工作辊动态温度场仿真与冷却工艺优化

在带钢热轧生产中,工作辊温度轴向分布是带钢板形横向厚差(包括凸度、楔形、边降)与平直性(包括瓢曲浪形、翘曲弯曲、镰刀弯)的重要影响因素。基于ANSYS有限元软件建立两种二维温度场计算模型,对精轧工作辊温度场的建立过程及其主要影响因素进行了数值模拟,揭示了相关轧制工艺参数及冷却工艺参数的影响规律。研究发现,仅在距表面2mm以内的轧辊表层区域,轧辊温度受轧制速度影响较大;轧辊上机前的初始辊温分布对于工作辊在线温度的影响,随着轧钢块数的增加而迅速减小,到轧制第10块带钢时温差已在1℃以内;工作辊轴向温度分布在经过轧制5块带钢即可稳定。通过设计正交试验仿真研究不同因素对工作辊轴向温度分布的定量影响,结果表明工作辊中部与边部的水流密度比值对轴向辊温分布影响最为显著,轧制速度的影响次之,而轧机入口与出口水量分配比例对轴向辊温分布没有明显影响;根据仿真研究结果,提出精轧F1-F7工作辊冷却的最优工艺条件,并经上机使用后跟踪实测工作辊下机温度轴向分布与仿真计算结果吻合良好。     

铸轧辊辊套温度场及热辊型的数值模拟

介绍了求解铸轧辊辊套温度场所采用的有限差分法,即采用FTCS格式进行的二维轴对称坐标下的铸轧辊辊套瞬态导热分析;并在此基础上进行了相应热辊型的求解,所得结果对于优良板型的获得具有参考价值。     

航空机轮的刹车瞬态热场模拟

针对飞机刹车过程中,即从刹车开始到飞机刹停(开始刹车后20 s)后60 min时间段内,对整个航空机轮的瞬态温度场建立有限元模型,以滑移率为标准建立刹车过程中的动态热载荷,充分考虑热传导时多种导热方式的作用,合理施加边界条件,对航空机轮刹车瞬态热场进行模拟。模拟结果显示:刹车开始后13 s左右中间静盘达到最高温度780℃,而在刹停后1 300 s时胎角才达到最高温度165℃,刹车过程中热熔塞温度未超过热熔塞的融化温度。同时对刹车过程中航空机轮快速产热、缓慢传热、缓慢降温等特征进行分析,模拟结果与实际结果基本吻合,证明模拟方法可行,可为机轮设计提供依据。     

热连轧机轧辊热凸度变化分析

研究分析了热轧轧辊温度分布及热凸度变化规律。试验结果表明,轧辊的热凸度变化明显受冷却条件及设备的影响,通过对轧机部分冷却集管和水嘴的改造,调整了冷却水在辊面的分布,使轧辊热凸度变化有了显著改善;经过一个轧制生产的周期,轧制带钢卷数与热凸度的变化规律中,F1工作辊的热凸度最大,F6工作辊的热凸度最小。     

基于ANSYS/Fluent的热轧工作辊预热温度场数值分析

针对一种热轧工作辊预热装置,利用ANSYS/Fluent有限元分析软件模拟了不同预热条件下工作辊的升温过程,得到了工作辊预热至规定温度所需的导热油通油速度、导热油量以及工作辊的温度场分布。分析发现,延长轧辊内导管长度,或者在允许油速范围内采用低温高速的通油要求,可使辊面左右温度不均匀度降低,预热过程的模拟计算为预热装置的设计改进提供了理论依据。     

整辊内嵌式板形检测辊瞬态温度场与应力场分析

 在冷轧可逆轧制的不同道次,与板形检测辊接触的带钢温度差异显著,使得检测辊的温度场和应力场不稳定。运用有限元软件ANSYS建立了板形检测辊的热力耦合模型,分析了轧制过程中板形检测辊的瞬态温度场和应力场。结果表明,轧制开始后接触带钢的热量由辊体外表面向内表面逐渐传递,传感器正上方的辊体外表面温度上升最快,并在1940s达到温度最大值135℃;骨架顶部与辊体内孔面的接触热阻使传感器的温度上升较慢,骨架顶部在 2280s达到温度最大值134℃;板形检测辊的最大应力发生在与骨架顶部接触的辊体内孔面上,其在940s达到最大值301MPa,满足材料强度的许用应力要求。通过模拟分析结果与现场实测数据对比,证明了有限元分析模型的正确性。     

FEM Calculation of Work Roll Temperature and Thermal Crown

The simulation of the work roll temperature field was carried out by means of ANSYS software, and the thermal crown of the roll along its axis was obtained. The thermalstructural coupled element and contact element were introduced. In the simulation of work roll temperature field, the convert boundary condition and the transient thermal contact between the roll and strip were studied. Besides, the dynamic variation of the work roll temperature and the transient temperature distribution of the work roll during hot rolling were investigated. The calculated results were in good agreement with the measured data.     

热连轧轧辊瞬态温度场研究

考虑水冷、空冷、轧辊与轧件接触热传导等动边界条件，采用有限差分法，建立了热连轧轧辊瞬态温度场变步长分析计算模型。该模型能实现轧辊温度场的动态分析和精确计算，预测轧制时以及终轧后空冷的轧辊瞬态温度场。试验和仿真结果表明，所建立的分析计算模型考虑因素全面、合理，计算精度较高，计算值与实测值吻合良好，真实地反映了轧辊的温度变化情况。     

连铸机拉矫辊破坏原因的分析

根据连铸机拉矫辊的实际工况,在对其温度场,热应力计算的基础上,详细分析了拉矫辊产生龟裂及断裂的原因,并提出了一种新型拉矫辊。     

炉内辊磨损量与外表面温度、热应力的实时动态MATLAB计算

借助于有限元分析软件，对炉内辊进行了耦合分析。利用MATLAB的计算和绘图功能，绘制了炉内辊磨损量和炉内辊外表面温度、热应力的实时动态关系曲线，表明炉内辊的使用过程的安全性；绘制了不同导热系数材料的辊面温度一磨损量曲线，为材料成分的优化设计提供了参考依据。     

2050轧机粗轧过程温度仿真模型的研究

采用差分原理建立了宝山钢铁集团公司2050轧机粗轧段钢板温度的数学模型(包括空冷、除鳞水冷却、轧制升温、轧辊接触共4种影响温度的过程)．全面分析了2050热轧阶段钢板温度的变化过程，并编写了计算软件。计算结果与实测值吻合较好。     

H型钢万能轧制过程水平辊温度场研究

 运用有限元方法对H型钢万能轧制过程水平辊温度场进行了数值模拟,根据模拟结果分析了水平辊辊面温度分布状况,结果表明：与H型钢腹板部位接触的水平辊辊面温度较低,与H型钢R角部位接触的水平辊辊面温度最高。此外,还完成了小型H型钢万能轧机水平辊冷却试验,水平辊冷却方式分别为气雾冷却和水冷,试验结果表明：轧辊采用气雾冷却方式进行冷却时,型钢腹板残留冷却水较少且型钢表面温差较小,轧辊辊面温差和轧辊磨损程度均较小,且轧后轧辊温度更容易降至室温。总体而言,轧辊采用气雾冷却效果比采用水冷效果好。     

The Influence of Support Rollers of Continuous Casting Machines on Heat Transfer and on Stress‐Strain of Slabs in Secondary Cooling

The processes of solidification and heat extraction are important for the continuous casting of steel. In this work, investigations on the influence of support roller contact on solidification in a strand of a slab caster, such as surface temperature and strand shell growth, and on thermal strain and stress in the slab have been carried out. The results show that roller contact has an influence on the solidification of steel and on the thermo‐mechanical behaviour of the strand.     

热轧设备和传动系统强度校核的热模拟试验

为了对热轧设备进行强度校核,采用平面应变试验方法,利用Gleeble-2000热模拟试验机,模拟测定了60Si2Mn等钢种在不同热轧温度下的真应力-真应变曲线。对比证明60Si2Mn钢的高温变形抗力小于常规钢种,故在生产中不会对轧辊设备及传动系统造成损伤。     

Compensation Model For Shape Measuring of Cold Strip Rolling

 The shape meter is interfered by some unavoidable factors in the process of cold strip shape measuring, so the measuring results can not reflect the ture shape and the measuring precision is low. In this paper, The influence of the measuring results is detailed analysed, which is influenced by the measuring error of strip edges、the transverse temperature difference of strip、the shape detection roller deflection and the shape of strip coil, The corresponding compensation models are established. And a cold strip mill is calculated as an example, gaines some disciplinarian cognitions.     

Analysis of Temperature Field and Thermal Crown of Roll During Hot Rolling by Simplified FEM

Thermal crown of roll is an important factor, which affects strip profile. It is necessary to analyze the temperature field and thermal crown of roll for hot strip mill. A new simplified finite element method （FEM） was used to analyze the temperature field and thermal crown of roll, and corresponding models were built according to the practical boundary conditions. Transient roll temperature field and thermal crown were simulated by ANSYS FEM software with considering transient thermal contact and complex boundary condition. Temperature and thermal crown variations on roll surface nodes were obtained. The thermal crown results of roll obtained by FEM simulation were in good agreement with the measured data, indicating that simplified FEM models and results were correct.