热连轧h 型钢断面温度均匀性探究

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1、热连轧H型钢断面温度均匀性探究　　摘要：本文以Q235热轧H型钢为研究对象，利用Deform-3D软件，采用热力耦合有限元方法，模拟了H型钢连轧过程中H型钢边、腰之间有轧辊冷却水和无轧辊冷却水对H型钢连轧过程中断面温度分布影响。而吴迪、赵宪明、草场芳昭在日本进行了轻型薄壁H型钢轧制实验，对连轧过程中H型钢断面温度变化进行了研究，研究证明：轧制时，轧机之间轧辊冷却水在H型钢腹板上形成水槽，上翼缘和腹板上表面冷却强度大，而下翼缘和腹板下表面冷却强度低，引起上下翼缘以及腹板上下表面有一定的温差，即上翼缘和腹板上表面温度较

2、低，下翼缘和腹板下表面温度相对较高。关键词：H型钢；有限元；温度场ResearchontemperatureuniformityofH-beamsectioninhot-continuous-rollingprocessChenJinlong,XuShucheng,LiHongbin,LishuoCollegeofmetallurgyandEnergy,HeBeiUnitedUniversity,TangshanHebei063000Abstract:H-beamofQ235wastheresearchobject

3、ofthesubject,whichusingDeform-3Dsoftwarebythermal-mechanicalcoupledfiniteelementmethod.Thetemperaturefielddistributionduringrolling7processwereobtainedontwoconditions:thereiscoolingwaterontheH-beamwebandnocoolingwateronweb.ThetemperaturechangingofH-beamsection

4、wasstudiedwiththeexperimentsbyWuDi、ZhaoXianming、CaoChangFangZhaoinJapan.TheresultsshowthatthecoolingwaterisformedthesinkintheH-beamwebwhenitisrolling,theupperandlowerflangerandwebonthesurfacehascertaintemperaturedifference.Thereasonisthatlowerflangeandwebunder

5、surfacecoolingintensityislow.Keywords:H-beam;finiteelement;temperaturefield中图分类号：TG142文献标识码：A文章编号：7热轧H型钢属于高效节约型建筑用钢，也是国家科技支撑计划项目“高效节约型建筑用钢产品开发及应用研究”的研发项目之一。1998年7月，马钢从德国引用了我国第一条热轧H型钢及普通大型型钢生产线[1，2]。经过近十多年的市场开拓和发展，我国目前已经成为世界上发展速度最快的新兴H型钢生产基地。但是目前很多H型钢生产厂家在热轧H型钢

6、过程中，腿部和腰部经常出现裂纹、波浪和弯曲等缺陷，严重影响产品的表面质量和使用性能，造成资源的浪费。从目前生产的实际情况中，我们了解到轧辊冷却水导致生产过程中出现横截面温度不均匀、性能不均匀和残余应力过大等问题，严重影响H型钢的使用性能，尤其是大规格的H型钢问题更为明显，虽然国内对这方面有所研究，但是研究的不是很透彻，其理论在实际生产中解决的效果不很理想。本课题应用大型金属塑性成形有限元软件DEFORM-3D来模拟热轧H型钢连轧过程中温度变化情况。1H型钢连轧模型的建立根据津西钢铁集团小H型钢厂提供的现场数据来建立

7、有限元模型，津西钢铁集团小H型钢厂的连轧生产线由七架万能轧机和两架轧边机组成，其中第五架和第八架为轧边机。建立模型时考虑到H型钢连轧的对称性，取模型左右对称的二分之一作为模拟对象。坯料：H280mm×170mm×50mm×30mm,长度：800mm。成品尺寸：H194mm×150mm。轧辊尺寸：水平工作辊直径：1000mm；立辊直径：600mm轧边机直径：700mm。图1H型钢连轧模型Fig.1TheH-beamcontinualrollingmodel2边界条件的设置H型钢材料为Q235钢，进入连轧机组时的温度为

8、1050oC,7对应DEFORM-3D材料库选择AISI1016(900-1200oC)。1)设置腹板无轧辊冷却水时的热边界条件连轧机组轧辊视为恒温刚性体，温度设置为300oC，轧制周围环境温度为25oC。（1）轧件几何对称面对称面为绝热边界条件，热通量。（2）轧件的自由表面自由表面存在与周围环境的对流和辐射换热以及轧辊接触等边界条件轧件自由表面对流换热系数