基于ANSYS的中厚板轧制前板料温度场数值模拟
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刘 书强 ，王金 龙 ，王艳珍 （潍 坊学 院 ， 山东 潍坊 ２ １６ ； 潍 坊后： ６０ １ 午小学 ， 山东 潍坊 ２ １０ ） ６２ １
摘
要：温度是轧制过程 中的重要参数，采用常规方式难以测得板料 内部温度。本文利用有
限元软件Ａ Ｓ Ｓ 立了中厚板轧制前板料冷却过程的有限元模型 ，模 型参数化构建 ，适用范 围 ＮＹ 建
第四类 ：在边 界上给 定 辐射 条件 ：
收稿 日期 ：２ ０ ．５２ ０６０ ．３
板 料在 传送 辊上 的运 动 速 度 不 是很 高 ， 山移
作者简介：刘书强 （９９一 ） １７ ，男，山东莱芜人，潍坊学院机电工程学院硕士。
．
１ ７．
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界上 Ｉ 热流 密度 。 ￡ Ｉ 勺 ．
图 １ ：板 料 经 过 高压 除磷 水 的 强 制 对 流
板 料 在 传 送 辊 上 运 动 时 ，在 除 磷 以 外 的 阶
段，热晕 的敞 失方式 主要是辐射 。在板料经过除
磷Ｉ＝ ，２Ｍｐ的 高压 除磷 水 以水幕 的 形式 喷射 到 又时 ０
／ ，
其 中： Ｔｘ 二， （，，， 一给定Ｉ边界上的温度， ） ￡ Ｉ 勺
这一温 度 可能 随空 问位 置和 时 问 的 同而变 化 。
第＿类：在边界上给定热流强度 ：
ｋ ： ， ２ ３ 警： （ ）（ ， ： ）
其 中：ｎ、 ｎ、ｎ 表 示 边 界 外 法问变 化 Ｉ边 ， ・） ｖ ￡ Ｉ 勺
换热 系数 。
本 模 参 数 化 设 定 板 料 初 始 尺 寸 （ ｍｍ）为
性。
表 面 和 四个 侧面 可 认 为相 同 ，采 用 同一 个埘 流 系 ２ ０ ７０× １０ ４ ０×２ ０，板 料 材 质 属 性 为 １Ｍｎ的 属 ２ ６ 为 了便 于 边 界 条 件 的施 加 ，采 用 等 效 转 化 的
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第６ 卷第 ４ 期
２０ ０ ６年 ７月
潍坊学院学报
Ｊ ｕ ａ ｆ Ｗ ｅｆ ｎ ｉｅ ｓ ｏ ｍ ｌ ｉ ｚ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｏ ａ
ＶＯ ． ． １ Ｎｏ ４ ６ Ｊ１０６ ｕ． Ｏ ２
基 Ｎ Ｙ 的中 板轧制前 于Ａ Ｓ Ｓ 厚 板料温度 值模拟 场数
导， 出现 板 料 表 面 温 度 丌 高 的现 象 ， 习惯 上 称 为
返温 。
其 中 ： 一表 面温 度 ；Ｔ 一 外 界 ． 境 介 质 温 料 内部 温 度 很 高 ， 热 景 会 山板 料 内部 向 表 面 传 Ｅ １
一 表 面 与剧 介 质 的埘 流换 热 系数 。
第 一 类 ： Ｄｒ ｈｅ 条 件 ，在 边 界 上 给 定 温 度 强 制 换 热 、 板 料 与 周 闻 空 气 之 问 的 自由 对 流 散 ｉｃｌ ｉ ｔ 热 、板 料与传 送 辊 之 问 的传 导散 热 。 值：
Ｔ ｘ Ｙ ＝， （ ， ，，）： Ｔ ｘＹ ｚ， （ ，， ， ） （） １
２ 理论 分析 ．
经 过 传 送 辊 送 往 轧 机 ，在 传 送 过 程 中板 料 Ｉ温 度 ￡ Ｉ 勺 要降 低 。促 使 板 料 温 度 降低 的 冈素 有 ：板 料 表 面 向空 间 的辐 射 散 热 、 高爪 除磷 水 喷 射板 料 产 生 的
温 度场 分析 所采 用 的 四类边 界条 件 如下 ：
潍坊 学院学报
２０ 年第 ７月 ０６
动而 形成 的板 料 与 空 气之 问 的强 制 埘 流 散热 忽 略 中 的 重分 析 功 能 ，后 阶 段 的 分 析 在 前阶 段 分析 结
不 汁，板 料 与 空气 的热 埘 流 属 于 自然 刈’ 。在 埘 果 的基础上 进行 。 流
温 度 场进 行 模拟 时 ， 就埘 流 状 况 而 言 ，板料 的上
广。利用模 型对一特定尺 寸材质 为１Ｍｎ的板料 的冷却过程进行 了数值模拟 ，模拟 结果与工程 实 ６
测结 果相符 合 。
关键 词 ：中厚 板 ； 温度 场 ；数值 模４ ；轧制 ；Ａ ＹＳ ａ ＮＳ 中图 分类 号 ：Ｔ Ｉ Ｐ５
１ 前言 ．
文献 标识码 ：Ａ
文章 编号 ：１７－２ ８２０ ）４０ １一４ ６ １ ８（０ ６０ —０ ７Ｏ ４
温 ｌ度 是 中厚 板 轧 制 的 重 要 Ｔ 艺 参 数 之 一 ，绝 大 多数 轧钢 Ｊ。 用 红 外 线 测 温 仪 对 板 料 温 度 进行 都
罟
警 ｅ ７）） 。（ ’ （ 一。４ 。
其 中 ： ｏ— Ｓｅａ． ｏｔｍａ ｔｆｎＢ ｌ ｎ常数 ： ｅ 表 面 ｚ 一
监测 ，但 测 温 仪 能 测 表 面 温 度 。 目前可 用 于 实 辐射 系 数 。 板 料 在 加 热 炉 内 经 过 高温 加 热 。 山于 板 料 在 测板 料 内部、 度 的方 法 是 接 触 测 景 法 ， 即在 板 料 温 内部 放 置 热 电偶 ，其 使 用 方 法 Ｉ 复杂 性 限制 了其 加 热 炉 内加 热 的 时 问 较 长 ，可 认 为板 料 温 度 达 到 ￡ Ｉ 勺 ２５℃左 右 。轧 制 前 ，板 料从 加 热炉 中 使 用 范 。采 用 数 值 模 拟 的 方 法 研 究 板 料 温 度 均 匀 ，为 １１ 场 ，能够快速 简便 的获取 板料 的 内部 温度 。
第三类 ：在 边 界上给 定 埘流 条件 ：
板料上 ，随着板料 的运动 ，水幕 从板料 的头部 向
尾 部喷 射 （ 图 １ 。 除磷 水 冷却 占的 时 问虽 然 很 见 ）
罟
度；
苦 ＝（ Ｔ ３ 短 ，却 能促 使 板 料 表 面温 度 的迅 速 降低 。此 时 板 ｏ ） 一 ）（
式：
ｑ＝ｈ． 一 Ｔ。 ， （ 。）
摘
要：温度是轧制过程 中的重要参数，采用常规方式难以测得板料 内部温度。本文利用有
限元软件Ａ Ｓ Ｓ 立了中厚板轧制前板料冷却过程的有限元模型 ，模 型参数化构建 ，适用范 围 ＮＹ 建
第四类 ：在边 界上给 定 辐射 条件 ：
收稿 日期 ：２ ０ ．５２ ０６０ ．３
板 料在 传送 辊上 的运 动 速 度 不 是很 高 ， 山移
作者简介：刘书强 （９９一 ） １７ ，男，山东莱芜人，潍坊学院机电工程学院硕士。
．
１ ７．
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界上 Ｉ 热流 密度 。 ￡ Ｉ 勺 ．
图 １ ：板 料 经 过 高压 除磷 水 的 强 制 对 流
板 料 在 传 送 辊 上 运 动 时 ，在 除 磷 以 外 的 阶
段，热晕 的敞 失方式 主要是辐射 。在板料经过除
磷Ｉ＝ ，２Ｍｐ的 高压 除磷 水 以水幕 的 形式 喷射 到 又时 ０
／ ，
其 中： Ｔｘ 二， （，，， 一给定Ｉ边界上的温度， ） ￡ Ｉ 勺
这一温 度 可能 随空 问位 置和 时 问 的 同而变 化 。
第＿类：在边界上给定热流强度 ：
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其 中：ｎ、 ｎ、ｎ 表 示 边 界 外 法问变 化 Ｉ边 ， ・） ｖ ￡ Ｉ 勺
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本 模 参 数 化 设 定 板 料 初 始 尺 寸 （ ｍｍ）为
性。
表 面 和 四个 侧面 可 认 为相 同 ，采 用 同一 个埘 流 系 ２ ０ ７０× １０ ４ ０×２ ０，板 料 材 质 属 性 为 １Ｍｎ的 属 ２ ６ 为 了便 于 边 界 条 件 的施 加 ，采 用 等 效 转 化 的
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第６ 卷第 ４ 期
２０ ０ ６年 ７月
潍坊学院学报
Ｊ ｕ ａ ｆ Ｗ ｅｆ ｎ ｉｅ ｓ ｏ ｍ ｌ ｉ ｚ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｏ ａ
ＶＯ ． ． １ Ｎｏ ４ ６ Ｊ１０６ ｕ． Ｏ ２
基 Ｎ Ｙ 的中 板轧制前 于Ａ Ｓ Ｓ 厚 板料温度 值模拟 场数
导， 出现 板 料 表 面 温 度 丌 高 的现 象 ， 习惯 上 称 为
返温 。
其 中 ： 一表 面温 度 ；Ｔ 一 外 界 ． 境 介 质 温 料 内部 温 度 很 高 ， 热 景 会 山板 料 内部 向 表 面 传 Ｅ １
一 表 面 与剧 介 质 的埘 流换 热 系数 。
第 一 类 ： Ｄｒ ｈｅ 条 件 ，在 边 界 上 给 定 温 度 强 制 换 热 、 板 料 与 周 闻 空 气 之 问 的 自由 对 流 散 ｉｃｌ ｉ ｔ 热 、板 料与传 送 辊 之 问 的传 导散 热 。 值：
Ｔ ｘ Ｙ ＝， （ ， ，，）： Ｔ ｘＹ ｚ， （ ，， ， ） （） １
２ 理论 分析 ．
经 过 传 送 辊 送 往 轧 机 ，在 传 送 过 程 中板 料 Ｉ温 度 ￡ Ｉ 勺 要降 低 。促 使 板 料 温 度 降低 的 冈素 有 ：板 料 表 面 向空 间 的辐 射 散 热 、 高爪 除磷 水 喷 射板 料 产 生 的
温 度场 分析 所采 用 的 四类边 界条 件 如下 ：
潍坊 学院学报
２０ 年第 ７月 ０６
动而 形成 的板 料 与 空 气之 问 的强 制 埘 流 散热 忽 略 中 的 重分 析 功 能 ，后 阶 段 的 分 析 在 前阶 段 分析 结
不 汁，板 料 与 空气 的热 埘 流 属 于 自然 刈’ 。在 埘 果 的基础上 进行 。 流
温 度 场进 行 模拟 时 ， 就埘 流 状 况 而 言 ，板料 的上
广。利用模 型对一特定尺 寸材质 为１Ｍｎ的板料 的冷却过程进行 了数值模拟 ，模拟 结果与工程 实 ６
测结 果相符 合 。
关键 词 ：中厚 板 ； 温度 场 ；数值 模４ ；轧制 ；Ａ ＹＳ ａ ＮＳ 中图 分类 号 ：Ｔ Ｉ Ｐ５
１ 前言 ．
文献 标识码 ：Ａ
文章 编号 ：１７－２ ８２０ ）４０ １一４ ６ １ ８（０ ６０ —０ ７Ｏ ４
温 ｌ度 是 中厚 板 轧 制 的 重 要 Ｔ 艺 参 数 之 一 ，绝 大 多数 轧钢 Ｊ。 用 红 外 线 测 温 仪 对 板 料 温 度 进行 都
罟
警 ｅ ７）） 。（ ’ （ 一。４ 。
其 中 ： ｏ— Ｓｅａ． ｏｔｍａ ｔｆｎＢ ｌ ｎ常数 ： ｅ 表 面 ｚ 一
监测 ，但 测 温 仪 能 测 表 面 温 度 。 目前可 用 于 实 辐射 系 数 。 板 料 在 加 热 炉 内 经 过 高温 加 热 。 山于 板 料 在 测板 料 内部、 度 的方 法 是 接 触 测 景 法 ， 即在 板 料 温 内部 放 置 热 电偶 ，其 使 用 方 法 Ｉ 复杂 性 限制 了其 加 热 炉 内加 热 的 时 问 较 长 ，可 认 为板 料 温 度 达 到 ￡ Ｉ 勺 ２５℃左 右 。轧 制 前 ，板 料从 加 热炉 中 使 用 范 。采 用 数 值 模 拟 的 方 法 研 究 板 料 温 度 均 匀 ，为 １１ 场 ，能够快速 简便 的获取 板料 的 内部 温度 。
第三类 ：在 边 界上给 定 埘流 条件 ：
板料上 ，随着板料 的运动 ，水幕 从板料 的头部 向
尾 部喷 射 （ 图 １ 。 除磷 水 冷却 占的 时 问虽 然 很 见 ）
罟
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苦 ＝（ Ｔ ３ 短 ，却 能促 使 板 料 表 面温 度 的迅 速 降低 。此 时 板 ｏ ） 一 ）（
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