CPC高速鋼復(fù)合軋輥連續(xù)鑄造溫度場有限元模擬及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、連續(xù)澆鑄外層成型法生產(chǎn)的高速鋼軋輥具有非常卓越的綜合機械性能，目前在中國還未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。其基本原理是通過連續(xù)澆鑄的方式在鍛造輥芯外層熔敷一定厚度的高速鋼金屬。軋輥質(zhì)量的關(guān)鍵在于金屬結(jié)合層質(zhì)量。澆鑄時，若溫度控制不當，易出現(xiàn)輥芯熔化過多、未融合或者漏鋼等情況，均得不到高質(zhì)量的軋輥。因此，連續(xù)鑄造過程中溫度的控制是整個工藝的核心。CPC工藝中影響溫度的因素較多，其中關(guān)鍵參數(shù)包括：加熱器和預(yù)熱器的熱量、澆鑄溫度、拉拔速度和冷卻器高度。在可

2、變參數(shù)較多的情況下直接進行實驗將大大消耗人力、物力、財力，效率較低。而利用數(shù)值模擬方法不僅可以“再現(xiàn)”整個工藝流程，而且能成功預(yù)測實驗或生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種問題，并能反推參數(shù)值。對實際生產(chǎn)具有重要意義。 本文基于有限元分析軟件ANSYS對CPC高速鋼連續(xù)澆鑄工藝進行研究。首先根據(jù)某工廠給定的原始工藝建立模型，得到了隨時間變化的瞬態(tài)溫度場分布。分析和推斷出外層金屬的凝固規(guī)律及凝固順序。同時發(fā)現(xiàn)在原始工藝條件下連續(xù)澆鑄過程中存在的問題，

3、針對出現(xiàn)的問題提出改進方案，并對工藝和參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)改進工藝模擬的溫度場完全滿足工藝要求的熔合條件，高速鋼軋輥連續(xù)澆鑄的整套工藝得以完善。在此基礎(chǔ)上，模擬軋輥分批(斷續(xù))澆鑄工藝溫度場，并和連續(xù)澆鑄工藝進行分析比較。 運用JMatPro軟件對輥芯和外層高速鋼金屬的熱物理常數(shù)進行計算，獲得更符合實際情況的金屬高溫區(qū)的熱物理常數(shù)。模擬過程采用APDL語言編寫程序，實現(xiàn)了各加熱和冷卻設(shè)備熱量的加載和移動過程。通過殺死和激活“生