回士旭,刘战英,王郁倩,回士敏

(1.河北联合大学冶金与能源学院,河北省冶金技术重点实验室,河北 唐山063009;2.首钢迁钢公司)

0 引 言

对于工字钢的轧制来说,由于产品的断面形状与坯料有明显区别,所以轧制工字钢时,它的断面变形时不均匀的。同样,工字钢断面温度的变化也不均匀,它的腿部温降快,腰部温降慢。

1 初始条件的选取

热传导温度场的计算中,常用的初始条件为:

其中:T0(x,y,z)表示在t=0时的温度分布状态。

把轧件初始温度场视为均匀温度场,初始温度选取为1150℃,中轧温度为1070℃,终轧温度为960℃,空气温度设为20℃。以轧件的1/4建立有限元模型,轧件材质为Q235,采用Quad 4node55单元进行网格划分。

对流边界条件的选取根据传热学理论及相关文献中经验公式[1],结合现场温度,试件与环境的对流换热系数取0.02N/(mm◦s◦℃);由于金属变形和接触面的摩擦使得轧件产生温升,其热功转换系数取0.9;辐射率ε=0.8;一般情况下轧件与轧辊之间的接触热传导还是用接触热传导系数来简化处理[2],导热系数取30W/(m2◦℃)。

Q235钢种标准的化学成分和模拟试样的化学成分如表1所示:

表1 Q235的化学成分(%)

2 模拟结果及分析

图1 第一道次轧件的温度场云图和等值线图

实体建模时,考虑到与轴向传热相比,长度方向传热很小,故将问题简化为二维问题来求解。因此我们可以在轧件的纵向上选取一界面作为轧件的代表界面,依此来研究轧件在轧制过程中温度的变化。因此我们可以用断面温度场(二维)的变化来研究工字钢连轧过程中温度场的变化情况。……