[发明专利]一种环件控温轧制方法

权利要求书

1.一种环件控温轧制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

(a)对环件进行网格划分，得到有限个离散的网格节点；

(b)给定环件n时刻节点温度值

(c)通过温度差分公式计算得到n+1时刻节点温度值

(d)给定温度最大临界波动值T_c，并判断是否成立？若成立，则加热该节点所需的功率密度计算下一节点转入步骤(b)，否则，转入步骤(e)；

(e)通过加热功率密度差分公式计算加热该节点所需的功率密度

(f)重复步骤(a)～(e)，直到计算出全部节点所需的功率密度，再计算得出n时刻加热所需的平均功率密度

(g)给定轧制总时间t，并判断n+1t是否成立？若成立，则利用步骤(f)计算的平均功率密度选取合适的加热方式对环件进行加热，并使n＝n+1，转入步骤(b)，否则，转入步骤(h)；

(h)得到整个环轧过程中所需的加热功率密度变化值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(c)中温度差分公式为：

式中，—n+1时刻节点温度值，℃，未知量；

—n时刻节点与周围各节点温度值，℃，已知量，若i-10或j-10表示该节点不在网格区域内，其温度值为零；

i—节点在径向方向的位置，i＝0,1,2,3…,r/Δr；

r—网格区域的半径；

Δr—径向网格单位长度；

j—节点在周向方向的位置，j＝0,1,2,3…,φ/Δφ；

φ—网格区域的弧度；

Δφ—周向网格单位弧度；

Δt—时间间隔长度；

λ—材料导热系数，W/(m·℃)；

ρ—材料密度，kg/m³；

c—材料比热，J/(kg·℃)；

—n时刻节点加热功率密度，即单位时间内单位面积上加热产生的热量，W/m²；

—n时刻节点等效内热源，即单位时间内材料单位面积吸收的热量，W/m²，根据节点所在位置的边界条件计算出节点对应的等效内热源；

不同边界条件下的等效内热源主要包括：

1)轧制区环件等效内热源：径向轧制区驱动辊与环件接触表面等效内热源、芯辊与环件接触表面等效内热源、环件内部等效内热源，以及轴向轧制区上锥辊与环件接触表面等效内热源、下锥辊与环件接触表面等效内热源、环件内部等效内热源；

2)非轧制区环件等效内热源：左抱辊与环件接触表面等效内热源、右抱辊与环件接触表面等效内热源、空气与环件接触表面等效内热源，由于非轧制区不产生塑性变形，所以在非轧制区环件内部等效内热源均为零；

假设环件内部介质均匀连续，且存在连续的温度场、热流密度矢量场和导热系数场；

假设轧制过程为稳态轧制，环件全部吸收其塑性变形热，产生的摩擦热按比例传递给环件和轧辊。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的步骤(e)中加热功率密度差分公式为：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的步骤(f)中n时刻加热所需的平均功率密度为：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的步骤(g)中加热方式为感应加热、激光加热或火焰加热。