冷轧过程中乳化液润滑性能数值仿真分析

论文摘要

润滑是带钢冷轧过程中的一道重要的环节,润滑效果的好坏直接影响到轧机的工作状态和冷轧带钢的表面质量。如果冷轧过程中润滑效果不好会加剧轧辊磨损,降低带钢的表面形貌。为了控制板面质量减少轧辊磨损,需要研究轧制过程中的润滑特性和摩擦系数规律,本文基于CFD技术对冷轧薄板润滑状态进行仿真分析。在总结了前人研究的轧制过程中摩擦磨损机理后,计算油水两相的乳化液的粘度,选用湍流模型,采用有限容积法并选取分离式求解器进行求解。分析了轧制润滑油膜内部的压强分布,得到轧制过程油膜的承载能力和轧辊所受到的阻力矩,并分析了乳化液浓度、乳化液喷射速度、轧辊转速对轧制压力及摩擦系数的影响并研究了油膜厚度和油膜承载能力和摩擦系数之间的关系。研究结果表明乳化液浓度、喷射速度和轧辊转速的提高增强了油膜的承载能力,减小了摩擦系数；而油膜厚度和油膜承载能力与轧辊阻力矩都成反比关系,和摩擦系数的关系也是如此。离水展着性是乳化液的重要特性,本文通过模拟仿真观察了乳化液的喷射速度及油相粘度对乳化液的离水展着性的影响。通过仿真模拟可以模拟出不同参数下冷轧薄板的润滑性能,可提前实现冷轧过程的润滑特性的预测,并优化冷轧过程中的乳化液参数,结论对冷轧过程中摩擦磨损的控制及轧制力的调整具有指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.1.1 轧制概述
• 1.1.2 冷轧过程中的摩擦
• 1.1.3 轧制过程中的磨损
• 1.1.4 轧制润滑剂分类及作用
• 1.1.5 计算流体力学概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容和技术路线
• 1.4 本章小结
• 第2章 冷轧过程中的润滑作用理论
• 2.1 两相介质乳化液的粘度计算
• 2.2 冷轧乳化液的流动状态和雷诺方程
• 2.3 润滑油膜和油膜压力的关系
• 2.4 冷轧过程中的摩擦力和摩擦系数
• 2.5 本章小结
• 第3章 轧制润滑结构设计与建模
• 3.1 轧制润滑结构设计
• 3.2 轧制数学模型的建立
• 3.2.1 基本假设及计算条件
• 3.2.2 控制方程
• 3.3 CFD的求解过程
• 3.3.1 FLUENT介绍
• 3.3.2 GAMBIT软件介绍
• 3.3.3 网格生成
• 3.3.4 边界条件
• 3.4 本章小结
• 第4章 冷轧过程中乳化液的润滑性能数值仿真分析
• 4.1 确定计算模型
• 4.2 流体的物理性质
• 4.3 设置边界条件
• 4.4 求解方法的设置及其控制
• 4.5 乳化液浓度对轧制润滑效果的影响
• 4.5.1 乳化液浓度对油膜承载能力的影响
• 4.5.2 乳化液浓度对摩擦系数的影响
• 4.6 乳化液入口速度对轧制润滑效果的影响
• 4.6.1 乳化液入口速度对油膜承载能力的影响
• 4.6.2 乳化液进口速度对摩擦系数的影响
• 4.7 轧辊缝隙对轧制润滑效果的影响规律
• 4.7.1 油膜承载能力与油膜厚度之间的关系
• 4.7.2 油膜厚度与摩擦系数之间的关系
• 4.8 轧辊转速对轧制润滑效果的影响
• 4.8.1 轧辊转速对油膜承载能力的影响
• 4.8.2 轧辊转速摩擦系数的影响
• 4.9 本章小结
• 第5章 冷轧过程中乳化液的离水展着性数值仿真分析
• 5.1 乳化液喷射速度对离水展着性的影响
• 5.2 乳化液油相粘度对离水展着性的影响
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的学术论文