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高速棒材热连轧过程温度场数值模拟

发布时间：2017-02-09 18:33

本文关键词：DEFORM和Marc平台下棒线材热连轧过程的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

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高速棒材热连轧过程温度场数值模拟

第19卷第1期安徽冶金科技职业学院学报Vol.19.No.1

2009年1月JournalofAnhuiVocationalCollegeofMetallurgyandTechnologyJan.2009

高速棒材热连轧过程温度场数值模拟

蔡长生

[1、2]

,吴春京,李伏武

[2][2]

([1]北京科技大学北京 100083)

([2]马钢设计研究院有限责任公司安徽马鞍山 243000)

水冷和输送等各个环节热传导及边界条件的分析,应用有限差分法建立高速棒材热连轧过摘要:通过对高速棒材轧制、

程温度场模型,并对整个连轧过程进行了温度模拟计算,获得轧件表面及其内部温度分布规律。结果表明,计算值和实测值有较好的一致性。

关键词:高速棒材;热连轧;温度场模拟;有限差分法

中图分类号:TG335 62 文献标识码:A 文章编号:1672-9994(2009)01-0001-03 直条棒材高速轧制技术是近几年刚刚发展起来的一项新技术,它的关键技术是高速冷床上料系统的应用,使直条棒材轧制的终轧速度提高到40

m s,且轧制过程具有孔型差别大、变形程度大且不均匀、应变速率高、轧件与孔型热交换复杂等特点。而目前针对高速棒材实际生产线数据的建模工作尚处于摸索阶段,研究轧件温度这一影响轧钢生产及产品组织性能的关键因素有着重要意义。本文借鉴普通棒材和高速线材温度模拟经验,运用有限差分方法,根据真实设备间距,建立高速棒材连轧过程的有限差分温度模型,编写程序进行温度模拟计算,获得轧件表面及其内部温度分布规律,为优化轧制工艺、在线温度预报以及进一步的组织性能研究提供基础条件。

产线上轧机总架数为24架,其中粗轧机组(1~6)、中轧一机组(7~12)、中轧二机组(13~16)分别为6架、6架和4架平立交替布置的无牌

坊短应力线轧机,精轧机组(17~24)为利旧的10机架侧交无扭高线精轧机组(实际利用8架)。在生产 12mm产品时,15、16、23、24轧机空过,水箱1部分开启,水箱2、3、4全部开启,开轧温度1050 ,1轧机速度0.2m s,终轧速度30m s。1 2 数学模型的建立及求解

轧件在轧制、水冷和输送过程中发生不同性质的热量传递,而且在轧制过程中还发生塑性变形,塑性变形功中大部分转化为热,而且温度随着时间发生变化,因此,高速棒材在轧制过程中的热传导问题属于具有内热源的非稳态导热问题。

马钢高速棒材生产线的孔型系统,前两架为箱形孔型孔,接下来为交替的椭圆-圆形孔。为了保证计算精度,尽可能提高计算速度,本文对模型进

[1]

行如下处理:坯料在箱形孔轧制时采用矩形断面的二维数学模型;在圆型孔(椭圆形孔等效为圆形孔)

高速棒材热连轧过程温度场数值模拟

轧制时采用无限长圆柱的一维数学模型。矩形

1 温度场模型的建立

1 1 连轧生产线简介

图1是马钢高速棒材生产线生产流程示意图,该生产线年设计生产 8~ 16mm直条螺纹钢筋和光面圆钢50万t,设计最高轧制速度38m s。生

图1 生产流程示意图

收稿日期:2008-11-10;改稿日期:2008-11-22

作者简介:蔡长生(1970-),男,高级工程师,北京科技大学材料科学与工程学院,硕士研究生,马钢设计研究院有限责任公司轧钢所,所长。

断面转化为圆形断面按照转化前后面积相等的原则进行处理。

对于箱形孔采用二维热传导模型,其导热微分

[2]

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