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近年来,随着我国国民经济的快速发展,各行各业对钢铁产品的需求量快速增长,使得我国轧钢工业得到了飞速发展,钢铁产量连续几年居世界第一。但是,轧制产品的一些主要技术指标(如板形、板厚尺寸精度等)与国际先进水平相比仍有较大的差距。在板带热连轧中,终轧温度的高低在很大程度上决定了轧后钢材内部的金相组织和力学性能,因此精轧终轧温度对带钢质量有直接影响。
由于精轧温度预报非常复杂,涉及水量、带钢速度、厚度等大量物理参数,以及塑性变形、工件内部组织结构与性能变化等多方面因素,同时精轧温度预报具有显著的非线性、时变性、强耦合和不确定性,传统的温度模型技术很难进一步提高精轧温度的预报精度。因此,本文采用有限元模型对热连轧生产过程的温度场进行数值模拟。以ANSYS为平台,通过有限元法建立起钢板热连轧生产过程的三维温度场有限元模型,得到轧制过程中轧件不同部位不同时刻的温度状况,并为温度控制提供了基础数据。
本文对带钢热连轧进行了详细的介绍,根据现场实际情况,建立了精轧温度的空冷、水冷、轧辊传热以及轧制变形热的温度模型。基于热连轧生产过程的复杂性和重要性,对带钢热连轧仿真系统和温度控制系统进行了分析与研究,提出了基于有限元模型的温度控制方案,即以计算温度值与有限元分析得到温度值的差值作为反馈量,通过机架间的喷水调节来实现温度控制的功能。
本文采用C语言编写了热连轧仿真系统及温度控制的程序并进行了离线模拟,将采用传统模型的温度控制效果与采用有限元模型的温度控制效果进行了比较,结果表明,采用有限元模型的控制效果好于传统模型,其精度高,误差小。