1、板坯連鑄機拉矯輥斷面濕度場數(shù)值計算文章編號:1007-5445(1999)04-0361-03計板坯連鑄機拉度場數(shù)值計算,f1l李勇李友榮1,(武漢科技大學(xué)機械自動化學(xué)院,武漢,43.8ljn:諷瑪:A赤欲.c遺錒概I拯俺葉蔫中國分類號:TG233.6'o5船.2文獻標識瑪:,卜u-'l拉矯輥是連鑄機上的主要工作部件,處于高動使輥子產(chǎn)生非穩(wěn)態(tài)不均勻的溫度場,從而使輥有限差分,考慮了熱物性的影響,計算拉矯輥橫截面的溫度場.1導(dǎo)熱微分方程及邊界條件因為輥子長度遠大于其直徑,且溫度沿軸向熱傳導(dǎo)方程如下:式中;丁溫度,K一時間,si口熱擴散系數(shù),m/s;r,口柱坐標下的半徑和角度.因為

2、我們主要研究的是達到熱平衡后輥子的在空間坐標和時間坐標之間可建立以下關(guān)系:一+可以得出:面一n(等+1)cz.【十十J'z式中:輥子轉(zhuǎn)動的角速度,絕對坐標系下的角度.(.).采用第一類邊界條件,并用有限差分求解.2差分方程的建立對于內(nèi)徑為r,外徑為R的拉矯輥,離散化后的網(wǎng)格如圖1所示.圈2節(jié)患組號利用中心差分格式寫成如下方程:.T1.1.A+T.HB.+T+.+丁f+1.D+丁一0(3)式中:A一1一1;占一+;G麗1一;n一1i;五瓣一瓦iEr一一I+南J收稿日期;19990830作者1晦升_李勇(1974一).男+武漢科技大學(xué)機械自動化學(xué)院,博士生362武漢冶金科技大學(xué)(自然科學(xué)版

3、)1999年第4期輥子材斟為15CrMt,其各項物性導(dǎo)熱系數(shù)A和比熱C經(jīng)處理后用函數(shù)的形式表達u:=×10f)×418.4W/(m?)C一(O.116+l_51×10)×4184J/(kg?)由于考慮了物性隨溫度的影響,故導(dǎo)熱方程需寫成:害(r)+1(aT)一gT(4n其中:口一對于變物性的l可題,應(yīng)用已知的公式啪可推知:i盟_+(at)'+j_!:l二!=±!:二!一r2(由)一().其中:的下標i一/z是節(jié)點一1和之間的導(dǎo)熱系數(shù)均值,同樣,+1/2是節(jié)點i和+1/Z之間于網(wǎng)格劃分十分規(guī)則,所以導(dǎo)熱系數(shù)平均值可簡單地利用兩節(jié)點之間的導(dǎo)

4、熱系數(shù)的平均值代替:丁H,A.+丁IlJ一1且.+丁IlJ¨e.J+TI+iD=E=一一+一一一(r).一2釓=+且2&rrE=A+B.|+ClI!+DJ.度有關(guān).無法直接算出溫度場,所以須采用迭代法.迭代運算的主要步驟如下:n)在已知邊界條件下,假定其余部分溫度分布.給未知溫度的節(jié)點賦一定的值,作為零次近似.(2)根據(jù)各點的溫度,計算各點的導(dǎo)熱系數(shù)以及熱容.(3)形成差分格式,計算方程組,求出各點的溫度.(4)判別新值與舊值的差是否滿足要求,如果符合要求,則進入c5);否則.代入(2)重新計算,直到滿足要求為止.(5)用各點溫度值求出各點的熱容和導(dǎo)熱系的熱容和導(dǎo)熱系

5、數(shù)相比,若二者的差值滿足要求,則結(jié)束,此時的溫度即可作為最終的所求的溫度如果不滿足.則進入第(2)步再次計算,直到收斂為止.3計算結(jié)果根據(jù)已知的邊界條件【",可以算出溫度場,結(jié)鑄坯接觸處,圖4中最下方為輥子與鑄坯的接觸處.5o.450400_359300一角度,(')圉3拉矯輯用向沮鷹囝1一井表面I2一距外衰面6mmf3一距外表面20ramI4一距外表面30mm4結(jié)論囝4拉矯輯等溫度(單位:K)(1)溫度徑向梯度最大的位置在外表面和內(nèi)表面,而周向梯度最大的地方在外表面與鑄坯接觸處.(2)由于拉矯輥在工作時不斷地轉(zhuǎn)動,所以輥子外表面溫度處于不斷地變化之中,而內(nèi)表面溫度卻相對穩(wěn)定

6、.(3)本文所用的計算方法及計算程序也適用于熱軋輥斷面溫度場的計算.1始0年第4期李勇,等:板坯連鑄機拉矯輥斷面溫度場數(shù)值計算參考文獻究.煉鋼,1991.3632M?N-奧齊西克著.熱傳導(dǎo).俞昌銘主譯.北京:高等教育出版社,l983.京鋼鐵學(xué)院,1990.NumeriealCalculationfortheThermalFieldintheSectionofthePullingStraighteningRollerofSlabCastingMachineLIYongLIYourang(CollegeofMechanoa)Abstract:Basedonthetwodimensionheattransferequationandboundarycondition,thetherma1fieldofthepullingstraighteningrollerofslabcastingmachineiscalculatedbyfinitedifferentialequation.Thethermalpropertyofthematerialistakenintoaccountandsatisfyingres