鋼套筒廠家告訴您鋁帶坯雙輥鑄軋系統熱力耦合行為及板形問題有那些？

鋼套筒廠家了解到隨著鑄軋工藝向提速與減薄方向發展，鑄軋板板形問題日益突出。鑄軋工藝中的板形現象與產生機理并進行有效控制，是鑄軋發展的一項關鍵技術。以鋁帶坯雙輥鑄軋系統為研究對象，圍繞鑄軋板形的產生機理，通過計算機數值模擬并結合鑄軋現場工業測試，對鑄軋區內金屬流動凝固傳熱問題、鑄軋輥套三維溫度場、軋件—輥套—輥芯三維多體接觸系統的熱力耦合變形行為進行了深入研究和仿真分析；為提高鑄軋板形的控制精度，對鑄軋板形檢測信號中混雜的隨機噪聲和附加干擾分別進行了除噪處理和補償研究。

針對鑄軋區內金屬流動凝固傳熱問題，本文將鑄軋區內處于不同狀態的金屬視為廣義流體，實現了鑄軋區流動凝固傳熱過程的統一數學描述，建立了鑄軋區內鑄軋板的等效厚度幾何模型和有限元模型，提出了熱流密度沿鑄軋方向線性遞減分布的宏觀假設。通過對不同工藝條件下凝固傳熱過程的耦合求解，揭示了鑄軋區內溫度場的分布規律，求得了凝固前沿位置以及鑄軋出口處帶坯的最低溫度，探明了常規鑄軋工況下對應給定冷卻條件的鑄軋速度極限，同時厘清了液穴深度與鑄軋速度之間的相互關系。針對鑄軋輥套內微觀熱傳導和宏觀質量牽移傳熱聯合作用下的典型周期性動邊界傳熱問題，根據傳熱過程的等效性，本文將輥套的周向旋轉視為圓環管內廣義流體的有序環流，并基于流體流動傳熱分析法建立了一種新的輥套傳熱計算模型，成功地實現了移動傳熱邊界的靜態處理。通過對常規鑄軋和超薄快速鑄軋等多種工況下輥套傳熱過程的數值仿真研究，分別求得了相應的輥套溫度場，充分揭示了輥套溫度場關于鑄軋速度、內冷強度和輥套材料導熱系數等主要傳熱因素的響應規律，并為鑄軋輥熱力耦合變形的求解提供了原始數據條件。

為了探明鑄軋板形的產生機理，本文首次將鑄軋工藝中軋件—輥套—輥芯構成的輥板系統視為三維多體接觸問題，建立了輥板系統熱力耦合變形的計算模型和有限元模型，系統闡述了有限元混合法求解的基本理論，給出了接觸面定解條件及接觸狀態的判定條件，推導出了關于接觸界面上內力分布的有限元方程的一般形式，具體分析了有限元計算中邊界條件的處理，并分別建立了適合接觸系統有限元分析的鑄軋力模型和變溫等效節點載荷模型。運用接觸問題有限元混合法，對軋件—輥套—輥芯接觸系統在多種鑄軋工況下的熱力耦合行為進行了數值模擬，揭示了鑄軋輥熱力耦合變形與鑄軋速度、內冷換熱強度、輥套材料等主要工藝因素之間的相互關系。板形檢測是實現板形自動控制的必要條件，其檢測精度是決定控制效果的首要因素。本文將鑄軋板形檢測信號視為動態時間序列，運用自適應濾波理論建立了一種通用的鑄軋板形檢測信號除噪方法，并研制開發了除噪分析軟件，考題驗證及仿真結果表明該法除噪效果明顯，且能滿足實時控制的要求。針對鑄軋板形檢測信號中固有的附加干擾，建立了附加溫差板形補償模型。鋼套筒廠家提醒大家運用本文的補償方法可直接對鑄軋板形檢測信號進行修正，從而有效地避免了板形控制機構的誤操作，提高了鑄軋板形的控制精度，對鑄軋板形的在線控制具有重要實用價值。