论文部分内容阅读
随着人们对生活质量要求的不断提高,刺激了空调冰箱制冷领域的空前发展。水平连铸得到的铜管坯铣面后通常是在三辊行星轧机上进行轧制开坯,管坯由铸态组织经轧制碾压破碎、再结晶后成为完全再结晶组织,同时在轧出端设置冷却水套,使轧出管坯晶粒细小均匀,为后道拉伸工序提供高质量的管坯。在实际生产应用中,冷却水套的结构参数和冷却工艺参数对冷却水套内部流体的流动情况有着重要的影响,直接影响冷却水套内轧件的温度场分布,轧件温度的大小及分布情况是决定轧件晶粒大小和组织分布的重要因素,轧件最终力学性能的差异取决于轧件冷却后晶粒大小及组织分布情况。本文的主要研究内容如下:(1)根据当前现有铜管厂三辊行星轧制的工艺特点,利用大型非线性有限元软件ABAQUS建立起铜管三辊行星轧制过程的三维热力耦合仿真模型,采用C3D8RT八结点热耦合六面体单元、采用三向线性位移、三向线性温度、减缩积分和沙漏控制,使用Explicit显示动力学对三辊行星轧制过程进行了有限元模拟,利用ALE网格自适应功能解决了铜管轧制过程中因压下量很大出现的网格严重畸变而导致的计算不收敛的问题,实现了管坯从咬入到稳定轧制的行星轧制全过程有限元模拟,得到了轧制后轧件的温度场和应力场结果。(2)根据当前现有铜管厂轧后冷却过程工艺特点,利用有限元软件FLUENT建立了冷却过程的冷却水模型,借助数据交换平台耦合ABAQUS和FLUENT软件,建立了基于数据交换平台的考虑运动因素的热-流-固耦合有限元模型,以软件ABAQUS建立起的三辊行星轧制过程的三维热力耦合仿真模型计算模拟得到的轧制后轧件的计算结果作为初始条件,对轧件冷却全过程进行了有限元模拟,探讨分析了冷却水套中流场的压力场和速度场分布情况以及轧件冷却过程中的温度场的分布情况。(3)利用数据交换平台建立起来的热流固耦合耦合仿真模型对冷却水套的结构参数进、出水口半径和冷却工艺参数入水压力进行优化,得到了不同参数变化对轧件温度场的影响规律,以温度均匀性作为评价标准,对冷却水套进水口和出水口位置进行优化改造,分析了进、出水口分布位置对冷却水套内部流体压力场和速度场以及冷却过程中轧件温度场的影响规律。(4)从工厂实际生产的轧件中取样做成金相试样件,进行金相实验和显微硬度实验;并利用Gleeble型热模拟机,按照数值模拟得到的热循环曲线对工厂取样得来的铜管坯母材进行热模拟实验,后进行金相实验和显微硬度实验;通过对比分析工厂生产试样和热模拟试样的金相组织和显微硬度验证了模型的准确性。