热轧板坯感应加热过程计算机仿真研究

发布时间：2020-05-06 17:31

【摘要】：电磁感应加热技术具有能耗少、加热快、无污染等优点,广泛地应用于冶金、炼钢等工业生产中。热连轧是典型的钢铁生产工艺,其基本步骤是以初轧板坯为原材料,经加热、粗轧机轧制、精轧机轧制的过程。而在板坯轧制前,对板坯温度控制是热连轧工艺中的关键环节,直接影响到轧制的效率。本文主要围绕板坯加热、均热、补热等过程开展三维有限元模拟,主要研究工作如下:(1)板坯感应加热过程的三维有限元模拟:将3种板坯进行网格划分,分析微单元及相互间的涡流效应、热传导,完成板坯加热过程的三维有限元建模,并编写ANSYS软件APDL程序模拟其感应加热过程;取板坯纵向1/3位置处横截面MN路径的温度曲线,分析了3种板坯感应加热过程中的温度分布及变化规律。仿真表明,板坯宽厚比越大,加热后板坯横截面路径温度分布越复杂,且边角区域加热后温度始终较低。(2)板坯均热过程的三维有限元模拟:以加热后的板坯为研究对象,设置一定时长的均热环节,对3种板坯进行均热有限元三维模拟;对纵向1/3位置处横截面各路径的温度曲线进行分析,得出30s均热环节能使板坯纵向1/3位置处横截面MN、OP、OM路径上的温度波动范围分别平均减少3℃、19.6℃、28.6℃。另外探讨了均热阶段有无保温罩对板坯整体温度的影响,仿真表明,30s均热时施加保温罩能使板坯最低温度平均提升10℃左右。(3)板坯边部补热过程的三维有限元模拟:针对双C字形感应器横向磁通局部加热问题,引用克里金差值算法赋予板坯不均匀的初始温度场,采用ANSYS有限元方法模拟了板坯边部补热过程。仿真表明,双C字形感应器边部补热效果明显,80.64s补热可使边部温度升高47℃左右。
【图文】：

称为透入深度。12 f 中：体的电阻率；源频率；体的相对磁导率。应与端部效应49][50]指的是当高频电流在两导体中流动时，导体内电流密度会分侧流动的一种物理现象。如图 2.1 所示，在邻近导体通入交变电侧比远离邻近导体一侧的磁通量的变化量大，从而导致导体两侧电流方向与邻近导体相反，则两导体相邻的内侧的电流密度最大体电流方向与邻近导体相同，则两导体相邻的内侧电流密度最小

言的温度影响轧制力的大小、宽展、前后滑等参数，并影响轧制后板坯的尺寸精织性能等。为准确掌握板坯感应加热的温度变化规律，本章尝试运用有限元 模拟板坯轧制前感应加热的过程。坯感应加热有限元模型限元建模宽厚比板坯，其感应加热效果不尽相同。这里，选取 A(720mm*120mm*6000mm*120mm*6000mm)，C(1440mm*120mm*6000mm)三种宽厚比的板坯，长度统宽厚比依次为 6:1，9:1，12:1。感应器线圈 20 匝，长度为 1m，设计功率 2500kw热前整体的初温 800°C，板坯辊道传动速度 5m/min。因为板坯形状是呈轴对称的载荷以及工件上的电磁场、感生涡流和温度场的分布均是轴对称的，故可取 1/4 建立模型。图 3.1 是简化后的感应加热模型，，其中 A1 是板坯，A2 是空气，A4 是远场空气。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG334.9;TP391.9

【参考文献】

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本文编号：2651613