一种热轧工作辊温度分布获取方法及装置制造方法及图纸

技术编号:23288576 阅读:58 留言:0更新日期:2020-02-08 18:30
本发明专利技术公开了一种热轧工作辊温度分布获取方法,包括构造热轧工作辊冷却喷射系统的布置形式;根据工作辊冷却喷射系统的布置形式划分工作辊换热区域;获取轧制工艺参数及热物性参数,包括工作辊参数、轧件参数、介质参数及换热系数;划分工作辊轴向‑径向截面网格节点,并建立各节点的坐标系参数及温度计算模型;利用温度计算模型,从起始计算位置到终止计算位置,每计算一次时先判断工作辊截面所在的换热区域,然后采用相应的工作辊温度模型计算该位置处工作辊截面的温度分布。本发明专利技术的有益效果为:本发明专利技术所述方法清晰明确,假设和简化条件少,能够准确地预报热轧过程中工作辊的温度场变化,其计算精度比解析法更高,计算速度比有限元法更快。

A method and device for obtaining temperature distribution of hot rolling work roll

【技术实现步骤摘要】
一种热轧工作辊温度分布获取方法及装置
本专利技术属于热轧板带
,具体涉及一种热轧工作辊温度分布获取方法及装置。
技术介绍
热轧工作辊的温度分布是分析热轧过程中工作辊热凸度、热应力及剥落行为的基础,也是优化设计工作辊冷却系统、带钢板形控制及轧制规程制定的前提。由于工作辊受高温板带及冷却介质(冷却水、乳化液、空气)的共同作用,换热边界条件复杂,产生不均匀温度分布,因此,对工作辊温度分布的精确预测一直以来都是热轧领域的薄弱环节。目前,热轧工作辊温度计算模型一般采用解析法和有限元法进行建模,解析法计算速度快,但是简化条件多,计算精度低,无法准确预测工作辊的不均匀温度分布;有限元法虽然计算精度较高,但是计算速度很慢,无法快速方便地适应轧制过程中的工作辊温度分布实时计算要求。因此,急切需要开发一种更加简单实用的热轧工作辊温度分布的计算方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,针对现有技术的不足,提供一种热轧工作辊温度分布获取方法,解决现有热轧工作辊温度分布模型通用性差、计算精度低,无法快速方便地适应工程计算要求的问题。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热轧工作辊温度分布获取方法,其特征在于,包括:/n步骤一、构造热轧工作辊冷却喷射系统的布置形式,包括冷却喷射系统中冷却水喷射装置、刮水板及乳化液喷射装置的数量及位置;/n步骤二、根据工作辊冷却喷射系统的布置形式划分工作辊换热区域,换热区域包括空冷区、冷却水喷射冷却区、乳化液喷射冷却区、辊缝接触区及热辐射区;/n步骤三、获取轧制工艺参数及热物性参数,包括工作辊参数、轧件参数、介质参数及换热系数;/n步骤四、划分工作辊轴向-径向截面网格节点,并建立各节点的坐标系参数及温度计算模型;/n步骤五、利用温度计算模型,从起始计算位置到终止计算位置计算工作辊截面的温度分布;每计算一次时先判断工作辊截...

【技术特征摘要】
1.一种热轧工作辊温度分布获取方法,其特征在于,包括:
步骤一、构造热轧工作辊冷却喷射系统的布置形式,包括冷却喷射系统中冷却水喷射装置、刮水板及乳化液喷射装置的数量及位置;
步骤二、根据工作辊冷却喷射系统的布置形式划分工作辊换热区域,换热区域包括空冷区、冷却水喷射冷却区、乳化液喷射冷却区、辊缝接触区及热辐射区;
步骤三、获取轧制工艺参数及热物性参数,包括工作辊参数、轧件参数、介质参数及换热系数;
步骤四、划分工作辊轴向-径向截面网格节点,并建立各节点的坐标系参数及温度计算模型;
步骤五、利用温度计算模型,从起始计算位置到终止计算位置计算工作辊截面的温度分布;每计算一次时先判断工作辊截面所在的换热区域,然后采用相应的工作辊温度模型计算该位置处工作辊截面的温度分布。


2.如权利要求1所述的热轧工作辊温度分布获取方法,其特征在于,在步骤二中,根据冷却喷射系统各组件与工作辊的相对位置划分轧辊换热区域,并采用轧辊位置角对轧辊换热区域进行区分,所述轧辊位置角以相对于轧辊连心线的圆心角来定义。


3.如权利要求1所述的热轧工作辊温度分布获取方法,其特征在于,在步骤三中,所述轧辊参数包括轧辊直径、辊颈直径、辊身长度、轧辊材料密度、轧辊热导率、轧辊比热容、轧辊速度及轧辊初始温度;所述轧件参数包括轧件宽度、入口厚度、出口厚度、屈服强度、轧件表面温度及轧件热辐射率;所述介质参数包括冷却水温度、乳化液温度及环境温度;所述换热系数包括辊缝接触换热系数、空冷换热系数、冷却水喷射换热系数、乳化液喷射换热系数。


4.如权利要求1所述的热轧工作辊温度分布获取方法,其特征在于,在步骤四中,划分工作辊轴向-径向截面网格节点并建立各节点的坐标系参数及温度计算模型具体包括以下过程:
建立r-z直角坐标系,其中z轴位于工作辊辊芯处,r轴位于工作辊左端面(操作侧)处。将工作辊r-z截面离散成N×M个网格,其中工作辊轴向等分为N段,i=1、2、3...N,轴向各段长度为工作辊径向分为M段,j=1、2、3...M,并且径向各段长度从工作辊表面到芯部等比例增加,比例系数为η,即则径向第M段长度为径向第j段长度为L为工作辊轴向总长度,R为工作辊辊径;
根据节点所处的位置,分为内部节点、辊身表面节点、辊身端部节点、芯部端面节点及角部节点;
(1)对于工作辊内部节点,其序号可以表示为(i,j),i=2、3、4...N-1,j=2、3、4...M-1,节点(i,j)横坐标为:纵坐标为:
其温度计算模型表达式为:



(2)对于辊身表面节点,其序号可表示为(i,M),i=2、3、4...N-1,节点(i,M)横坐标为纵坐标为辊身表面节点分为与轧件接触及不与轧件接触两种情况;
(i)与轧件接触,其温度计算模型表达式为:



(ii)不与轧件接触:
若为对流传热,则温度计算模型表达式为:



若为热辐射传热,则温度计算模型表达式为:



(3)对于辊身左端部及右端部节点,其序号可分别表示为(1,j)、(N,j),j=2、3、4...M-1,节点(1,j)及(N,j)横坐标分别为纵坐标为:



(i)与辊颈交接的端部节点,
若为工作辊辊身左端部,则温度计算模型表达式为:



若为工作辊辊身右端部,则温度计算模型表达式为:



(ii)不与辊颈交接,
若为工作辊辊身左端部,则温度计算模型表达式为:



若为工作辊辊身右端部,则温度计算模型表达式为:



(4)对于角部节点,其中辊身左端面与辊身表面连接的角节点也即左上角部节点序号为(1,M),横坐标为纵坐标为辊身右端面与辊身表面连接的角节点(右上角部节点)序号为(N,M),横坐标为纵坐标为辊身左端面与辊身芯部连接的角节点(左下角部节点)序号为(1,1),横坐标为纵坐标为辊身右端面与辊身芯部连接的角节点(右下角部节点)序号为(N,1),横坐标为纵坐标为
(i)若为左上...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈全忠
申请(专利权)人:中冶南方工程技术有限公司
类型:发明
国别省市:湖北;42

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