484· 北京科技大学学报 1999年第5期 传热问题.本文h取15kWmK.轧件对称面采 孔和成品孔的初始接触点计算程序 用绝热边界q0处理. 采用上述方法计算初始接触点准确可靠. 金属的变形会产生变形热，热功转换系数 同时这种方法也可用于计算理想接触区的形 取0.91.另外，轧辊和轧件接触表面的摩擦也会 状、不同区域接触的先后次序、分析轧件在异型 产生热，该部分热量可平均分配至轧件和轧辊. 孔中咬入状况以及判断轧制的稳定性 1,2初始接触点的确定 13时间步长的选取 本文在计算中采用了数值分析的方法确定 时间步长与轧制速度、变形所需的时间、每 初始接触点，计算方法如下， 个步长的平均变形量、单元尺寸的平均大小密 首先可任意假设轧件在垂直方向的位置， 切相关.根据对角钢、方进椭、圆进椭等简单断 这一假设位置并不能保证轧件与上下轧辊同时 面型钢的模拟计算，可以确定时间步长与上述 接触，由于沿轧辊的宽度方向各处的轧辊半径 参数之间的大致关系，按照每个时间步长轧件 是不同的，因而各点的接触弧长也不相同.如图 的轧出量作为判断的标准，根据我们所用的单 1所示，轧件在A点与上轧辊接触，而轧件要在 元尺寸，此值大约为0.4， B点才与下轧辊接触，因此轧件必须运行到虚 线所示的位置.因此，上下辊的接触弧长L(x)与 2模拟计算条件 L,(x)不相等，此时必须将轧件沿垂直方向向下 本文所模拟的问题取自现场实际中的角钢 移动，直到满足上下辊的接触弧长相等为止，计 轧制.轧机的布置形式为三列横列式，生产4号 算时可沿孔型宽度方向分别计算出上辊和下辊 角钢，机组主要参数见表1.共用5个异型孔，切 的最大接触弧长，根据二者的差别确定轧件在 分孔采用平底切分孔，成品孔为开口式，其余为 垂直方向的移动量，从而确定出初始接触点，按 上下开口交替布置的蝶式孔.孔型的主要构成 照这种方法编制了不同坯料进入切分孔，蝶式 尺寸见表2. 上轧辊 轧制温度在900到1150℃，异型孔轧制温 x 度在900到1020℃. 轧件 (x) 表1主要设备参数（轧制钢种：Q235) 轧机 电机功率电机转速轧辊转速轧制速度 Rx) 下轧辊 W/kw n/r.min n/r.min vm.s 350×2 630 590 130.92 2.40 300×3 800 590 190.9 3.00 300×1 400 590 294.69 4.63 图1韧始接触点计算图示 表2角钢异型孔孔型基本尺寸 mm 孔型类型 腿厚 顶角) 弯曲半径 构成厚度 孔宽 内跨圆弧 备注 切分孔 11.5 105 20 58.22 平底 蝶式孔 8.3 90 18 46.662 61.15 15 蝶式孔 6.0 90 18 46.662 63.12 11 蝶式孔 4.8 90 18 46.662 63.12 7 成品孔 3.9 90 69.00 3模拟计算结果及分析 发生了严重的翘曲，不再保持为平面.因而，平 面假设是不符合实际的，采用简化的拟三维的 3.1变形分析 分析方法必然会带来误差.图2是在蝶式孔轧 角钢在轧制过程中，由于同时存在着宽展 制中从轧件中取出的3个截面在轧制后的形状 和延伸，显示了典型的三维变形的特征，本文进 变化，图中显示出平面形状的扭曲十分严重. 行了轧件从咬入到稳定变形整个过程的模拟， 这种现象的产生主要是轧件接触轧辊的不同 可清楚地看出从非稳态到稳态整个变形过程中 时性和在轧件宽度方向压下的不均匀导致的 轧件的变形状况，变形前的平面在变形过程中 轧件纵向延伸不一致造成的.轧件纵向延伸的北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 传热 问题 本 文 。取 巧 轧件对 称 面 采 用 绝热边界 处理 金属 的变形会产 生变形 热 ， 热 功 转 换 系数 取 ， 另外 ， 轧辊和 轧件接触 表面 的摩擦也 会 产生热 ， 该 部分热量可平均分配至 轧件和 轧辊 初始接触 点 的确定 本文在计算 中采用 了数值分析 的方法确 定 初始接触 点 ， 计算方法如下 首先 可 任 意假 设轧件 在垂 直 方 向的位 置 ， 这一假设位置 并不 能保证 轧件与上 下轧辊 同时 接触 一由于沿 轧 辊 的宽度方 向各处 的轧辊半径 是不 同的 ， 因而各 点的接触弧长 也 不相 同 如 图 所示 ， 轧件在 点与上 轧辊接触 ， 而 轧件要 在 点才 与下 轧 辊接触 ， 因此 轧件 必 须 运行 到 虚 线所示 的位置 因此 ， 上下辊 的接触弧长 与 岛 不 相 等 此 时必 须将轧件沿 垂 直方 向向下 移动 ， 直到满足上下 辊 的接触弧长相等为止 计 算 时可沿孔型 宽度方 向分别 计算 出上辊和 下 辊 的最 大接 触 弧长 ， 根据 二 者 的差 别确 定轧件在 垂直方 向的移动 量 ， 从而 确定 出初 始接触 点 按 照 这种 方 法 编 制 了 不 同坯料进入切 分孔 ， 蝶式 孔 和 成 品孔 的初始接触 点计 算程序 采用 上 述方法计算初 始接触 点准确 可 靠 同 时 这 种 方 法 也 可 用 于 计 算 理 想 接 触 区 的 形 状 、 不 同区域接触 的先后 次序 、 分析轧件在异型 孔 中咬入状况 以及判断轧 制 的稳 定性 时间步长 的选取 时 间步长与轧制速度 、 变形所 需 的时 间 、 每 个步长 的平均变形量 、 单元 尺 寸的平 均大小密 切 相 关 根据对 角钢 、 方进椭 、 圆进椭等简单断 面 型钢 的模拟计算 ， 可 以确 定 时 间步长 与上述 参数之 间的大 致 关系 按照 每个 时 间步长轧件 的轧 出量作为判 断 的标准 ， 根据我们 所用 的单 元 尺 寸 ， 此值大约 为 众 上 轧辊 模拟计算条件 本文所模拟 的 问题取 自现场 实际 中的角钢 轧制 轧机 的布置形式为三列横列式 ， 生产 号 角钢 ， 机组 主 要参数见表 共用 个异型孔 切 分孔采用平 底切 分孔 ， 成 品孔为开 口 式 ， 其余为 上 下 开 口 交替布 置 的蝶式孔 孔型 的主 要 构成 尺 寸 见 表 轧制温度在 到 ℃ ， 异型孔轧制温 度 在 到 ， 车件 、 衰 主要设备参数 轧制钢种 下 轧辊 轧机 电机功 率 电机转速 轧辊转速 轧制速度 甲瓜 · 一 ， · 一 ， 讨 · 一 ， … 护 门 、︸︶尸」尸︸ 少 ，︸﹃ 图 初 始接触点计 算图示 表 角钢 异型 孔孔型荃本尺 寸 孔型类型 腿厚 顶 角 弯 曲半径 构成 厚度 孔宽 内跨 圆弧 切 分孔 蝶式孔 蝶式孔 蝶式孔 成 品孔 一 备注 平 底 模拟 计 算结 果 及 分 析 变形分 析 角钢 在 轧制过程 中 ， 由于 同 时存在 着 宽展 和 延伸 ， 显 示 了典型 的三 维变形 的特 征 本 文进 行 了轧件从咬入 到 稳 定 变形 整 个 过 程 的模拟 ， 可清楚地看 出从 非稳 态 到稳态 整 个变形 过程 中 轧件 的变形 状况 变 形 前 的平 面 在变 形 过 程 中 发 生 了严 重 的翘 曲 ， 不 再 保 持 为平面 因而 ， 平 面 假 设 是 不 符 合 实际 的 ， 采用 简化 的拟三维 的 分析方 法 必 然会 带来误 差 图 是 在 蝶式孔轧 制 中从 轧件 中取 出 的 个截面在轧制 后 的形 状 变化 ， 图 中显 示 出平面 形 状 的扭 曲十分 严 重 这 种现 象 的产 生 主 要 是 轧件接触 轧辊 的不 同 时性 和 在 轧 件宽 度方 向压 下 的 不 均 匀 导 致 的 车 件纵 向延伸 不 一 致造 成 的 轧 件纵 向延伸 的