棒线材轧制过程温度场数值模拟及其预测系统开发

发布时间：2017-09-14 00:42

  本文关键词：棒线材轧制过程温度场数值模拟及其预测系统开发

  更多相关文章： 温度场 有限差分法 棒线材轧制 数值模拟

【摘要】：棒线材是国民经济重要的组成部分,在制造业、建筑业和交通运输业中有着十分广泛的应用。随着市场竞争的日益加剧,越来越多的企业对于棒线材的生产成本、产品质量、机械性能以及节能减排的要求越来越高。而温度是影响棒线材轧制工艺、冷却制度、尺寸精度、组织性能,产品质量的一个十分重要的因素。因而,对于棒线材的温度场研究,特别是利用计算机技术对于棒线材轧制全过程温度场的模拟研究显得尤为重要。本文结合现场生产实际,采用有限差分法进行了棒线材热轧温度场预测系统的开发。该系统包括热送、加热、补热、轧制及冷却等模块。系统采用模块化设计,将相关过程作为子程序进行调用,用户可根据需要进行选择。由于水箱位置及数目具有不固定性的特点,本系统拟采用动态添加的方法进行处理,从而满足不同冷却工艺的要求。应用所开发的程序,结合国内某钢厂棒线生产实际,对不同规格的棒线材进行了温度场模拟计算,得到了轧件从出炉到吐丝整个轧制过程的温降曲线,掌握了轧件温度的变化规律。模型计算结果和实测数据吻合较好。本文还研究了不同情况下传热边界条件的确定,分析了在不同工艺条件下轧件的温度变化规律,研究了轧制速度、出炉温度、产品规格等因素对轧件温度的影响。本文还通过调节水箱的方式优化了冷却工艺,对于改善最终产品质量有一定参考作用。所开发的系统具有全过程、动态可调的特点,其计算结果不仅为棒线材的生产工艺提供了参照,同时也为新钢种的开发及生产线的布置提供了技术支撑。
【关键词】：温度场 有限差分法 棒线材轧制 数值模拟
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG333
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 棒线材生产技术发展概况11-12
• 1.2 棒线材产品质量的控制12-13
• 1.3 棒线材温度场数值模拟13-15
• 1.3.1 棒线材温度场数值模拟意义13-14
• 1.3.2 棒线材温度场数值模拟方法14-15
• 1.4 课题的研究现状15-18
• 1.5 本课题研究的主要内容18-19
• 1.6 创新点19-20
• 第二章 传热学理论基础及温度场模型的建立20-42
• 2.1 传热学理论基础20-24
• 2.1.1 温度场20
• 2.1.2 热量传递的三种方式20-21
• 2.1.3 导热微分方程21-23
• 2.1.4 定解条件23-24
• 2.2 温度场模型的建立24-29
• 2.2.1 模型转换24-25
• 2.2.2 椭圆断面转化为圆断面的误差分析及处理25-29
• 2.3 一维换热数学模型29-32
• 2.3.1 空冷过程换热数学模型29-30
• 2.3.2 轧制过程换热数学模型30-31
• 2.3.3 轧件穿水冷却过程换热数学模型31-32
• 2.4 一维柱面极坐标的有限差分计算32-37
• 2.4.1 轧制过程传热的有限差分模型确定32-35
• 2.4.2 输送过程传热的有限差分模型确定35-37
• 2.4.3 水箱冷却过程传热的有限差分模型确定37
• 2.5 重要参数的设置37-41
• 2.5.1 材料热物性参数37-39
• 2.5.2 钢种热物性参数的公式化处理39-40
• 2.5.3 换热系数等参数的确定40-41
• 2.6 小结41-42
• 第三章 棒线材轧制温度场预报系统开发42-56
• 3.1 系统开发工具42
• 3.2 程序模块功能42-51
• 3.2.1 软件功能模块及程序的编制43
• 3.2.2 主控界面43-44
• 3.2.3 输入模块44-48
• 3.2.4 温度曲线预报模块48-50
• 3.2.5 温度数据的输出50-51
• 3.3 模拟结果分析51-53
• 3.4 模型的验证53-55
• 3.5 小结55-56
• 第四章 棒线材轧制过程温度场模拟与工艺优化分析56-71
• 4.1 轧制生产工艺56-60
• 4.2 轧件温度影响因素分析60-67
• 4.2.1 钢种对轧件温度的影响60-61
• 4.2.2 出炉温度对轧件温度的影响61-62
• 4.2.3 产品规格对轧件温度的影响62-64
• 4.2.4 坯料规格对轧件温度的影响64-65
• 4.2.5 轧制速度对轧件温度的影响65-67
• 4.3 生产工艺的优化67-70
• 4.4 小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-76
• 在学研究成果76-77
• 致谢77

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