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D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2013.04.007 第35卷第4期 北京科技大学学报 Vol.35 No.4 2013年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2013 基于ANSYS有限元法的热卷箱内中间坯温度场 分析 王晓晨，杨荃1)区，刘瑞军2)，孟洁)，郭德福)，孙友昭) 1)北京科技大学国家板带工程中心，北京1000832)北京科技大学治冶金工程研究院.北京100083 区通信作者，E-mail:yangquand@nercar.ustb.edu.cn 摘要应用有限元分析软件ANSYS,根据国内某厂2250热连轧生产线上的热卷箱工作情况，采用ANSYS生死单元 和重启动技术模拟中间坯的卷取、保温和开卷时的生产节奏.在仿真计算的基础上，确定中间坯在各种热交换条件下的 界面换热系数，分析热卷箱内各工艺参数和环境因素对中间坯温度的影响，并根据建立的中间坯在热卷箱内的三维温度 场的数学模型，最终计算得出中间坯在热卷箱出口的温度数值，为热轧现场的温度控制提供可行性建议. 关键词热轧：温度分布；有限元法：数学模型 分类号TG335.11 Temperature field analysis of intermediate slabs in the hot coil box based on ANSYS finite element method WANG Xiao-chen),YANG Quan),LIU Rui-jun2),MENG Jie2),GUO De-fu2),SUN You-zhao) 1)National Engineering Research Center of Flat Rolling Equipment,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083. China 2)Engineering Research Institute,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:yangquan@nercar.ustb.edu.cn ABSTRACT According to the working conditions of the hot coil box in a domestic steel 2250 hot rolling production line,the birth-death element and re-start technology of the finite element analysis software ANSYS was adopted to simulate the production rhythm of coiling,insulation and uncoiling of intermediate slabs.The interface heat transfer coefficients of intermediate slabs were determined in different heat transfer conditions.The effects of process parameters and environmental factors on the temperature of intermediate slabs in the hot coil box were analyzed on the basis of simulation data.A mathematical model of three-dimensional temperature fields was established for intermediate slabs in the hot coil box.Finally,the outlet temperature of intermediate slabs in the hot coil box was calculated,which can provide us with some feasible suggestions for hot rolling temperature control. KEY WORDS hot rolling;temperature distribution;finite element method;mathematical models 热卷箱具有保持中间坯温度均匀性、降低精轧布和变化的整个过程2.在对热卷箱内中间坯温度 机组能耗、改善产品质量等特点，被广泛应用于热 场分布的有限元模拟研究中，由于二维模型只能控 轧生产线上，因此系统研究中间坯在热卷箱内温度制有限元模型中整圈单元的生死状态，无法以逐步 变化的规律对合理地优化热卷箱工艺参数有重要意激活少量单元的方式更加细致地模拟动态的卷取和 义川相比直接测量中间坯温度的方法，有限元模 开卷过程，而且简化的二维模型不能在中间坯卷最 拟不仅可以得到中间坯表面的温度值，还可以得到 内层建立完整的辐射矩阵以模拟卷眼真实的辐射换 中间坯内部的温度，而且能够了解中间坯温度场分 热情况，势必导致计算结果误差较大，所以有必要 收稿日期：2011-12-14第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 基于 有限元法的热卷箱内中间坯温度场 分析 王晓晨‘杨 荃‘困刘瑞军 孟 洁 郭德福 孙友昭‘ 北京科技大学国家板带工程中心北京 北京科技大学冶金工程研究院北京 皿 通信作者 一 明 ￡ 摘 要 应用有 限元分析软件 根据 国内某厂 热连轧生产线上的热卷箱工作情况 采用 生死单元 和重启动技术模拟中间坯的卷取 、保温和开卷时的生产节奏 在仿真计算的基础上确定中间坯在各种热交换条件下的 界面换热系数分析热卷箱 内各工艺参数和环境因素对中间坯温度的影响并根据建立的中间坯在热卷箱 内的三维温度 场的数学模型最终计算得出中间坯在热卷箱出口的温度数值 为热轧现场的温度控制提供可行性建议 关键词 热轧 温度分布 有限元法 数学模型 分类号 洲 万‘ 一。人。‘以 万‘ ‘困石了‘尺。口二 几百刀‘五。 ‘百。刀。咖 哪 物。一人。‘ 区 一 沮 ￡ 一 一 价 飞 卜 一 多 热卷箱具有保持 中间坯温度均匀性 、降低精轧 机组能耗 、改善产 品质量等特点 被广泛应用于热 轧生产线上 因此系统研究中间坯在热卷箱 内温度 变化的规律对合理地优化热卷箱工艺参数有重要意 义 相 比直接测量 中间坯温度 的方法 有 限元模 拟不仅可 以得到中间坯表面 的温度值 还可 以得到 中间坯 内部的温度 而且能够 了解 中间坯温度场分 布和变化的整个过程侧 在对热卷箱 内中间坯温度 场分布的有限元模拟研究中由于二维模型只能控 制有 限元模型中整圈单元 的生死状态 无法 以逐步 激活少量单元的方式更加细致地模拟动态的卷取和 开卷过程 而且简化的二维模型不能在 中间坯卷最 内层建立完整的辐射矩阵以模拟卷眼真实的辐射换 热情况 势必导致计算结果误差较大 所 以有必要 收稿 日期 一 一 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2013．04．007