冷却液对板形影响的分析

论文摘要

随着工业生产的不断发展,用户对板带材板形的要求越来越高,为了轧出质量良好的板材,开发了轧辊交叉、倾辊、弯辊、分段冷却等各种板形控制技术来提高板形质量。其中,分段冷却对板形的影响,实质就对流换热系数变化对板形的影响。而冷却液与轧辊之间的对流换热系数不但与冷却液流量有关,还与冷却液的喷射压力、喷射角度、水流密度等参数相关。本文主要研究冷却液的各个参数,及分段加载对流换热系数,对轧件出口板凸度及板形的影响。本文首先介绍了温度场及热凸度的知识,及求解轧辊热凸度所需边界条件,重点介绍了对流换热系数及热流密度的计算方法。然后,用有限元软件MARC建立热凸度求解的模型,模拟分析了冷却液各参数及分段改变对流换热系数对轧辊热凸度的影响规律。建立轧制过程力学模型,进行轧制过程热力耦合分析,分析改变冷却液参数及分段改变对流换热系数对轧件出口厚度的影响。得到冷却液各参数对轧件出口厚度影响规律,及分段改变对流换热系数对板凸度的改善作用。建立轧制过程热力耦合模型,考虑轧件来料凸度,金属横向移动,分析改变冷却液参数对板形(残余应力)的影响,得到各冷却液参数对板形的影响规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1 章 绪论
• 1.1 板形的基本知识
• 1.1.1 板形的定义
• 1.1.2 板形的表示方法
• 1.2 板形理论的研究现状
• 1.2.1 轧辊热凸度的计算方法
• 1.2.2 轧辊弹性变形的计算方法
• 1.2.3 金属三维塑性变形的计算方法
• 1.3 板形的控制技术
• 1.4 冷却液对板形影响的研究背景
• 1.4.1 冷却液对轧辊温度场影响的研究
• 1.4.2 冷却液对轧辊热凸度影响的研究
• 1.4.3 冷却液对板形影响的研究
• 1.5 本课题的研究内容及意义
• 1.5.1 本课题的研究内容
• 1.5.2 本课题的研究意义
• 第2 章 轧辊温度场热凸度求解
• 2.1 傅立叶定律及导热微分方程
• 2.2 定解条件
• 2.3 轧辊温度场边界条件的确定
• 2.4 对流换热系数的确定
• 2.4.1 经验公式法
• 2.4.2 冷却模型分析法
• 2.5 热流密度的计算
• 2.5.1 塑性变形热
• 2.5.2 摩擦热
• 2.6 本章小结
• 第3 章 冷却液对轧辊热凸度影响的模拟
• 3.1 有限元软件的介绍
• 3.1.1 商用软件概况
• 3.1.2 MARC 软件简介
• 3.1.3 有限元法的解题步骤
• 3.1.4 MARC 对于接触问题的处理
• 3.1.5 MARC 求解温度场
• 3.1.6 MARC 的热力耦合求解过程
• 3.2 基于MARC 的温度场热凸度的求解
• 3.2.1 求解边界条件的确定
• 3.2.2 热凸度的求解
• 3.3 冷却液对轧辊热凸度影响分析
• 3.4 分段改变冷却液对流换热系数对轧辊热凸度影响分析
• 3.5 本章小结
• 第4 章 冷却液对轧件板凸度影响的研究
• 4.1 基于MARC 的有限元法求解辊系变形过程
• 4.1.1 实体模型的建立
• 4.1.2 热力耦合模型的建立
• 4.2 冷却液各参数对轧件出口厚度影响分析
• 4.2.1 冷却液温度对轧件出口厚度的影响
• 4.2.2 冷却液压力对轧件出口厚度的影响
• 4.2.3 冷却液水流密度对轧件出口厚度的影响
• 4.2.4 冷却液喷射角度对轧件出口厚度的影响
• 4.3 分段改变对流换热系数对轧件出口厚度影响分析
• 4.4 本章小结
• 第5 章 冷却液对板形影响的分析
• 5.1 残余应力的数值计算方法
• 5.2 基于MARC 有限元法求解残余应力
• 5.3 冷却液各参数对残余应力影响分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介