冷轧润滑系统设计理论及混合润滑机理研究pdf/txt下载_在线阅读全文

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本书对冶金企业、科研院所从事钢铁材料研究和开发的科技人员、工艺开发人员具有重要的参考价值，也可供中、高等院校中的钢铁冶金、材料学、材料加工、热处理和焊接等专业的从教人员及研究生阅读、参考。

内容简介

RAL国家重点实验室在钢材产品研究开发过程针对冷轧润滑系统设计及润滑机理的研究开发研究工作的总结，技术先进。本书对冶金企业、科研院所从事钢铁材料研究和开发的科技人员、工艺开发人员具有重要的参考价值，也可供中、高等院校中的钢铁冶金、材料学、材料加工、热处理和焊接等专业的从教人员及研究生阅读、参考。

作者简介

张晓明办公室电话:024-83689829电子邮箱:zhangxm@ral.neu.edu.cn主要研究方向:（1）材料成形过程的摩擦与润滑（2）短流程近终成形理论与新技术（3）材料成形过程的组织性能优化与控制（4）材料成形过程数值模拟

目　　录

摘要 1
1 绪论 1
1.1 冷轧过程中带钢和轧辊温度场的研究概况 1
1.2 冷轧润滑机理的研究现状 7
1.3 本研究的背景、目的和意义 18
1.4 本研究的主要内容 20
2 冷轧带钢温度模拟计算 21
2.1 冷轧变形区内带钢温度计算模型 21
2.1.1 轧件的变形功模型 21
2.1.2 接触表面的摩擦热模型 22
2.1.3 轧件与轧辊之间热量分配 31
2.1.4 冷轧过程变形区内带钢温度计算 32
2.1.5 冷轧过程机架间带钢温度计算 32
2.2 摩擦系数模型的建立 35

摘要 1 
1 绪 论 1 
1.1 冷轧过程中带钢和轧辊温度场的研究概况 1 
1.2 冷轧润滑机理的研究现状 7 
1.3 本研究的背景、目的和意义 18 
1.4 本研究的主要内容 20 
2 冷轧带钢温度模拟计算 21 
2.1 冷轧变形区内带钢温度计算模型 21 
2.1.1 轧件的变形功模型 21 
2.1.2 接触表面的摩擦热模型 22 
2.1.3 轧件与轧辊之间热量分配 31 
2.1.4 冷轧过程变形区内带钢温度计算 32 
2.1.5 冷轧过程机架间带钢温度计算 32 
2.2 摩擦系数模型的建立 35 
2.2.1 冷轧过程中摩擦系数计算 36 
2.2.2 冷轧过程中油膜厚度模型 37 
2.2.3 摩擦系数与油膜厚度关系模型的建立 47 
3 冷轧轧辊温度场模拟 49 
3.1温度场、热应力有限元模拟理论 50 
3.1.1微元体内的能量守恒 50 
3.1.2导热微分方程 50 
3.1.3初始条件和边界条件 52 
3.1.4有限元计算公式 53 
3.2传热系数模型 55 
3.2.1轧件与轧辊接触热传导 55 
3.2.2乳化液与轧辊的热传导 58 
3.2.3空气与轧辊的热传导 61 
3.2.4辊间接触热传导 61 
3.3轧辊温度场模拟模型的建立及边界条件处理 63 
3.3.1模型的建立及网格的划分 63 
3.3.2初始条件和边界条件处理 64 
3.3.3模拟条件 69 
3.4模拟结果分析 71 
3.4.1轧辊初始温度对轧辊温度场影响 71 
3.4.2轧制变形程度对轧辊温度场的影响 72 
4 冷轧润滑实验研究及模拟结果验证 73 
4.1 冷轧润滑实验研究平台的建立 73 
4.2 冷轧带钢与轧辊温度的对比实验 75 
4.3 油膜厚度与摩擦系数关系的对比实验 78 
4.3.1 冷轧实验原料及轧制工艺规程 78 
4.3.2油膜厚度的影响因素分析 79 
4.3.3 摩擦系数与油膜厚度的关系 81 
4.3.4 润滑状态的判定 84 
4.4 现场轧制实验结果分析 85 
4.4.1 带钢温度场计算值与实测值的对比分析 85 
4.4.2 轧辊温度场计算值与实测值的对比分析 86 
4.5 乳化液流量计算和轧辊冷却分配模式确定 87 
4.5.1 乳化液流量计算 88 
4.5.2 轧辊冷却分配模式的确定 90 
5 混合润滑机理研究 91 
5.1冷轧润滑基本方程 91 
5.1.1表面特征的表征 91 
5.1.2油膜厚度计算 93 
5.1.3油膜压力计算 96 
5.1.4轧制力计算 97 
5.2混合润滑数学模型 101 
5.2.1入口区分析 101 
5.2.2变形区分析 103 
5.2.3不同轧制速度计算处理方法 104 
5.3模拟软件开发及结果分析 106 
5.3.1模拟软件开发 106 
5.3.2模拟结果分析 106 
6 结 论 110 
参考文献 112

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前　　言

摘要
工艺冷却和润滑是冷轧工艺的重要组成部分，它是带钢冷轧过程的关键技术，在轧制过程中起着重要的作用。目前我国企业在冷轧润滑方面积累了丰富的现场经验，而对于冷轧润滑系统设计和轧制油的使用基本上是按照国外公司提出的要求来进行的，没有掌握其核心内容，缺乏理论依据。要想真正掌握该技术，实现自主集成和自主创新，必须对现有冷轧润滑系统设计和乳化液使用的每个环节进行深入的理论和实验研究工作，找出每个设计和使用环节的理论根据，只有这样才能赶超国外的先进水平。鉴于此，轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(东北大学)开展了冷轧润滑系统设计和润滑机理方面的研究工作，给出冷轧润滑系统设计的理论依据和解决方案，为新一代冷轧机设计奠定理论基础。
本研究取得的主要研究结果可概括为如下几个方面：
第一、开发了冷轧带钢温度和轧辊温度场计算软件，据此给出了轧辊初始温度、乳化液温度、冷却强度、轧制速度以及道次变形量等对轧辊温度场的影响规律，通过对所开发的软件进行实验验证表明，带钢和轧辊温度计算结果与现场实测值吻合较好，计算精度在±8%以内。

摘要 
工艺冷却和润滑是冷轧工艺的重要组成部分，它是带钢冷轧过程的关键技术，在轧制过程中起着重要的作用。目前我国企业在冷轧润滑方面积累了丰富的现场经验，而对于冷轧润滑系统设计和轧制油的使用基本上是按照国外公司提出的要求来进行的，没有掌握其核心内容，缺乏理论依据。要想真正掌握该技术，实现自主集成和自主创新，必须对现有冷轧润滑系统设计和乳化液使用的每个环节进行深入的理论和实验研究工作，找出每个设计和使用环节的理论根据，只有这样才能赶超国外的先进水平。鉴于此，轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(东北大学)开展了冷轧润滑系统设计和润滑机理方面的研究工作，给出冷轧润滑系统设计的理论依据和解决方案，为新一代冷轧机设计奠定理论基础。 
本研究取得的主要研究结果可概括为如下几个方面： 
第一、开发了冷轧带钢温度和轧辊温度场计算软件，据此给出了轧辊初始温度、乳化液温度、冷却强度、轧制速度以及道次变形量等对轧辊温度场的影响规律，通过对所开发的软件进行实验验证表明，带钢和轧辊温度计算结果与现场实测值吻合较好，计算精度在±8%以内。 
第二、开发了考虑多因素影响的轧件与轧辊、乳化液与轧辊、辊间接触等的传热系数模型，模型用于带钢和轧辊温度场的计算，提高了温度的计算精度，同时开发了冷连轧过程的油膜厚度数学模型，通过对变形区内油膜厚度与摩擦系数之间关系的定量研究，建立了新的考虑轧制速度、润滑油性能、乳化液流量等因素在内的摩擦系数模型，为轧制变形区内带钢温度的精确计算奠定了基础。 
第三、利用所开发的轧辊温度场有限元分析软件，通过大量的模拟计算，建立了准确的轧辊热变形计算模型，根据能量守恒的原则，计算用于轧辊热平衡所需要的乳化液量，在此基础上，给出了连轧机组中每个机架轧辊冷却流量及轧辊冷却分配模式，为喷射梁设计及喷嘴的选择提供了理论依据。 
第四、对乳化液的喷射距离、喷射角度、喷射压力、水流密度、乳化液温度等对传热系数的影响规律进行了研究，给出了乳化液的热交换能力计算模型，为冷轧带钢和轧辊温度的计算提供了条件，为每个机架喷射梁的设计与流量的精确控制奠定了基础。 
 
第五、在考虑带钢和轧辊表面形貌的基础上，建立了整个轧制变形区域的混合润滑数学模型，开发了模拟计算软件，实现了冷轧过程中油膜厚度、油膜压力、轧制压力等的模拟分析，给出了乳化液本身的性质及轧制工艺条件等对轧制过程中油膜形成及润滑机制的影响规律，为轧制油的合理使用提供了技术支持。 
第六、建立了在实验室小轧机上进行冷轧润滑油的评价方法和指标体系，为轧制油的评价和进一步开发奠定了基础。

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