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热轧带钢中间坯及输送辊温度场模型与应用研究

张鹏  
【摘要】: 热轧带钢广泛应用于冶金、机械、化工及建筑等行业,热轧板,特别是薄带钢、硅钢等钢种的生产对温度要求极高,精轧温度过低,往往导致边部开裂、磁性不达标等产品质量问题,也容易造成辊道损伤和电机跳闸等设备故障。因此,热轧带钢中间坯的温度控制研究对提高产品质量,降低设备故障率具有重要意义。 本文利用传热学原理和有限单元法,研究了在精轧机组前的输送辊道上设置全反射保温罩对热轧带钢中间坯进行保温的可行性和有效性,并研制了全反射保温罩。还就保温罩的使用对输送辊道轴承的温度场影响进行了研究,提出了保证辊道在工作温度上升的工况下正常工作的解决方案。 本文主要研究成果如下: 1)针对某热轧带钢厂中间坯在粗轧机组与精轧机组之间的输送辊道上温降过大,使中间坯头尾温差过大、边部温度过低,从而导致产品质量达不到要求、废品率及设备故障率高的问题,提出在精轧机组前的输送辊道增设全反射保温罩的方案。 2)采用传热学理论建立了热轧带钢中间坯在不同工况环境下的温度场数学分析模型,指出热轧中间坯在热送过程中造成热量损失的主要方式是对流和热辐射。该数学分析模型为热轧中间坯的温度场数字仿真提供了理论依据。 3)根据热轧带钢中间坯的温度场数学分析模型,建立了两种材质,两种工况下热轧带钢中间坯在热送过程中温度场的有限元分析模型并进行仿真分析,仿真分析结果与实测结果相符。仿真分析表明使用全反射保温罩能有效提高热轧带钢中间坯各部位的温度,特别对于中间坯的尾部和边部具有良好的保温效果,能减少中间坯各部位的温差,对提高轧制温度,防止产生边裂具有良好效果。 4)根据仿真分析的结果,对热轧带钢中间坯保温罩进行了结构设计,并在保温罩内壁喷涂高辐射陶瓷反射涂料,将中间坯辐射出去的绝大部分热量反射回中间坯,增强了保温效果。所研制的全反射保温度投入运行后效果良好,提高了产品质量和成材率,降低了能耗和设备故障率。 5)采用二维模型将轴承滚动体与内外圈的接触传热问题转化为圆柱体之间的热传导问题,并计算出轴承滚动体的等效传热系数,从而大大减小了计算工作量。在此基础上,建立输送辊道整体有限元温度场分析模型,通过数字仿真得到辊道及其轴承、轴承座及轴承端盖的温度场。仿真结果与实测结果相符。 6)为进一步提高输送辊道轴承温度场的计算精度,建立了轴承部位的温度场计算子模型,从而仿真出轴承的温度变化趋势。提出了辊颈冷却水最小喷水量计算模型及建议值。采用该建议值可有效控制输送辊道轴承的温度,降低轴承发生故障的概率。


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1 张鹏;热轧带钢中间坯及输送辊温度场模型与应用研究[D];武汉科技大学;2008年
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