工輥在熱軋製程及冷卻過程中之熱分析

Abstract

本文以數值方法探討工輥在熱軋製程及冷卻過程中之熱傳現象，首先建立一個二維軸對稱工作輥體的暫態物理模型，然後以隱性(implicit)有限體積法模擬工輥於中鋼實際操作環境中，包括週期性軋延過程及研磨前冷卻過程的溫度變化與直徑熱膨脹量大小，並探討不同參數對模擬結果的影響。 在週期性軋延過程部分，本文模擬工輥經過實際軋延過程的狀況。結果發現由於鋼帶在軋延過程中不會保持一固定位置，因此輥體溫度分佈會有平移的現象，且輥體於不同軋延週期中受到的加熱及冷卻條件均會有所變化，故輥體表面溫度分佈受不同邊界條件所影響，而直徑熱膨脹量所得結果大小受溫度分佈所決定，即整體溫度分佈高則熱膨脹量大，且結果會隨加熱週期數增加而成長。 在研磨前冷卻過程方面，本文分析不同對流熱傳係數對模擬結果的影響。結果發現因空氣的對流熱傳係數值相差不大，所得出輥體表面溫度分佈與直徑熱膨脹量大小結果相當接近，而水的對流熱傳係數值範圍較大，但因水冷時間足夠長，所以不同冷卻條件下的輥體表面溫度分佈及直徑熱膨脹量大小差距亦相當有限。