[发明专利]一种厚壁环件差温轧制温控方法

权利要求书

1.一种厚壁环件差温轧制温控方法，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)给定最小临界温差值ΔT，分别计算环件内壁层平均温度环件外壁层平均温度环件中心层平均温度并判断是否成立？若成立，则环件所需的冷却热流密度转入步骤(e)，否则，转入步骤(d)；

(d)通过冷却热流密度计算公式计算n时刻环件所需的冷却热流密度

(e)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(d)计算的冷却热流密度选取合适的冷却方式对环件进行冷却，再通过步骤(b)中的n时刻节点温度值和环件温度差分公式计算得到n+1时刻节点温度值并使n＝n+1，转入步骤(b)，否则，转入步骤(f)；

(f)得到整个环轧过程中所需的冷却热流密度变化值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(c)中环件内壁层平均温度计算公式为：

式中，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。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的步骤(c)中环件外壁层平均温度计算公式为：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的步骤(c)中环件中心层平均温度计算公式为：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的步骤(e)中冷却热流密度计算公式为：

式中，ρ—材料密度，kg/m³；

c—材料比热，J/(kg·℃)；

h—环件轴向高度，m。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的步骤(e)中环件温度差分公式为：

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；

Δt—时间间隔长度；

λ—材料导热系数，W/(m·℃)；

—n时刻节点冷却热流密度，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。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的步骤(e)中冷却方式为喷水冷却。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的步骤(e)中冷却方式为喷雾冷却。