锂电池极片热轧辊流场分析及配油方案改进

发布时间：2020-06-11 12:45

【摘要】：锂电池极片的辊轧是锂电池极片生产过程中不可缺少的一环,对极片进行辊轧能够使极片表面活性物质粘结紧密,极片密度增大,极片表面平整度得到提高。目前,辊轧工艺主要包含热轧和冷轧。热轧即为利用加热后的轧辊对极片进行辊轧,与冷轧相比,热轧更有利于提高极片平整度和压实密度。目前对轧辊的加热方式为:在轧辊内部加工流道,将加热后的导热油通入流道,达到加热目的。目前国内对此加热方式的加热工艺研究较少。为了提高热轧辊辊面温度的均匀性及辊面有效长度,本文在对常规轧辊流道形式(直通式和周边打孔式)进行模拟仿真的基础上,改进了流道结构和配油方案。模拟得出不同流道结构及不同热油入口流速时,热油速度、压力的分布特点。同时,获得了轧辊辊面温度场及形变分布特性。为实际生产过程中热轧辊加热工艺的改进提供了理论参考。在常规直通式流道结构的基础上,提出了内弓形、外弓形两种新的流道结构。利用有限元法进行了建模及仿真,通过模拟结果分析,得出了内弓形流道优于外弓形流道的结论。据此,对周边打孔式水平部分的流道结构改为内弓形结构,分析了热油流速场及压力场特性。对具有内弓形流道结构的热轧辊进行了稳态和瞬态温度场分析,得出流道结构、入口流速对轧辊稳态温度特性和瞬时温度特性的影响规律。入口热油流速增加有助于提高轧辊辊面温度均匀性。分析了轧辊结构及配油方案对轧辊辊面热形变特性的影响规律。为保证模拟工作符合安全生产要求,对轧辊辊面应力进行了分析,通过计算安全系数,结果表明模拟符合安全要求。对某现役轧辊的静态加热过程进行了仿真模拟,将仿真得到的表面温度特性与现场测试数据进行了对比分析,验证了本文轧辊温度场仿真模拟研究方法的合理性。
【图文】：

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第 3 章轧辊模型及其流道流场特性第 3 章轧辊模型及其流道流场特性3.1 轧辊模型建立及改变3.1.1 物理模型的建立及简化本文对直通式及周边打孔式两种形式热轧辊进行模拟分析，轧辊采用的尺寸为φ450×500mm。实际运行的轧辊包含环形端盖、轴套及辊身，可对其进行简化，将其它零部件与辊身合并为一个整体。为便于计算，忽略其加工圆角。图 3-1 a)为简化后直通式热轧辊三维模型剖面图，图 3-1 b)为简化后周边打孔式热轧辊三维模型剖面图。

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燕山大学工学硕士学位论文3.1.2 网格划分直通式热轧辊和周边打孔式热轧辊由于流道结构不同，网格划分难度与方式也不相同。网格划分类型整体为四面体形式，经网格无关性验证，两种形式轧辊网格数分别达到 6164187 个及 7075030 个。为使轧辊网格质量达到要求，其中直通式热轧辊网格最大尺寸限制为 5mm，周边打孔式热轧辊网格最大尺寸限制为 10mm，最小尺寸为 0.5mm，对流道部分进行细化，其最大尺寸限制为 1mm，，见图 3-2。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM912

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