[发明专利]一种确定板带钢热轧过程工作辊温度场的有限元方法

权利要求书

1.一种确定板带钢热轧过程工作辊温度场的有限元方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤一，建立工作辊(1)有限元模型

以工作辊(1)为研究对象，对工作辊(1)横截面进行单元划分；

步骤二，定义边界条件

根据工作辊(1)的热轧工况，定义边界条件，包括位移边界条件和热边界条件；

步骤三，建立传热层(2)有限元模型

建立与工作辊(1)表面接触的单元网格；

步骤四，确定工作辊(1)与传热层(2)的传热系数

根据热轧工况，确定工作辊(1)与传热层(2)的换热系数，其中：

咬入区的综合换热系数hstrip，按照下式计算：

hstrip＝a1+a2(a3+a4exp(a5Ts))

式中：Ts为轧件温度(℃)，a1，a2，a3，a4，a5为常数，其值分别为52350，-4175，4.168，1.712×10-6，0.014；

空冷区的换热系数hair，按照下式计算：

h a i r = 1.34 ( T w - T a i r d ) 1 4 ]]>

式中：Tw为工作辊(1)表面温度(℃)，Tair为周围空气温度(℃)，d为工作辊(1)直径(m)；

喷射冷却区的换热系数hwater，按照下式计算：

hwater＝6870Wcw0.19Pcw0.27

式中：Wcw为冷却水流密度(l/s·m2)，P为冷却水喷射压力(MPa)；

挡水板积水冷却区的换热系数hwiper，按照下式计算：

h w i p e r = 0.023 R e 0.8 P r c w 0.4 k c w l c ]]>

Re＝vwlc/υcw

Prcw＝ρcwccwυcw/kcw

式中：Re为雷诺数，Prcw为挡水板积水的Prandtl数，vw为工作辊(1)速度(m/s)，υcw为冷却水流动粘度(m2/sec)，kcw为冷却水的导热系数(W/m·K)，lc为挡水板积水与工作辊接触弧长度(m),ccw为冷却水的比热容(J/(kg·K)，ρcw为冷却水的密度(kg/m3)；

步骤五，定义工作辊(1)与传热层(2)的接触关系

根据热轧工况，定义工作辊(1)与传热层(2)的接触关系，实现工作辊(1)的周期性热边界条件；

步骤六，计算板带钢热轧过程工作辊温度

提取板带钢热轧过程工作辊(1)温度场分布的详细信息。