本發(fā)明涉及領(lǐng)域，尤其涉及一種節(jié)水型除鱗環(huán)設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

1、在熱軋棒材、型材的生產(chǎn)中，進(jìn)入軋機前對軋材進(jìn)行高壓水除鱗是表面質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。除鱗環(huán)是熱軋棒材、型材產(chǎn)線的常見除鱗裝置。在除鱗環(huán)設(shè)計過程中，噴嘴的打擊距離和相鄰噴嘴的間距影響除鱗效果的兩個主要因素。噴嘴打擊距離直接影響除鱗打擊力，而噴嘴間距決定了相鄰噴嘴打擊范圍的重疊量。縮小除鱗打擊距離有利于提升打擊力，從而獲得較好的除鱗效果，但與此同時，打擊距離減小后，單個噴嘴的覆蓋范圍會相應(yīng)縮小，因此噴嘴間距也要相應(yīng)縮小以保證相鄰噴嘴之間沒有打擊盲區(qū)。噴嘴間距減小會使得噴嘴數(shù)量增加，即總水流量增大。

2、水量增大會產(chǎn)生相應(yīng)的成本，并且對于水泵的要求也會更高?？紤]到一般棒材和型材在熱軋過程中，軋件經(jīng)過一個軋機機架時僅有兩個面與軋輥接觸(平軋為上、下面與軋輥接觸；立軋為側(cè)面與軋輥接觸)，經(jīng)過平軋機架時，軋件的側(cè)面不與軋輥接觸，相應(yīng)位置可以不進(jìn)行除鱗，可以依靠軋制變形使氧化鐵皮脫落，因而可以減小噴嘴的數(shù)量，達(dá)到節(jié)水的目的。

3、但是，根據(jù)軋輥的孔型和壓下量，軋件側(cè)面靠近角部的部位也會有一部分在平軋過程中與軋輥接觸，這一部分需要進(jìn)行除鱗。因此，需要針對性開發(fā)新型的除鱗環(huán)設(shè)計方法，對軋件在軋制變形過程與軋輥的接觸部分進(jìn)行計算，從而判斷需要除鱗的位置，達(dá)到節(jié)水的目的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，本發(fā)明提供一種節(jié)水型除鱗環(huán)設(shè)計方法，通過對軋件在軋制變形過程與軋輥的接觸部分進(jìn)行計算，從而判斷需要除鱗的位置，根據(jù)計算結(jié)果，在無需除鱗的位置不設(shè)置除鱗噴嘴，用于除鱗環(huán)設(shè)計時噴嘴位置的確定，滿足除鱗要求的前提下節(jié)省水量。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明的一種節(jié)水型除鱗環(huán)設(shè)計方法，其特征在于：包括下述步驟：

3、1)確定除鱗噴嘴的打擊距離和噴嘴間距d，軋件的寬度為w，高度為h，橫向所需要的噴嘴數(shù)量n1應(yīng)滿足n1d>w；

4、2)縱向進(jìn)行噴嘴位置的預(yù)設(shè)置，高度方向從兩端向中間開始逐步劃分寬度為d的區(qū)間，直至中心位置的剩余寬度不高于d；每一個區(qū)間代表一個噴嘴的打擊范圍；區(qū)間的數(shù)量為n2；

5、3)建立軋制有限元模型：

6、該模型為三維模型，包含部件數(shù)量為3，分別為軋材和上下兩個軋輥；在有限元分析軟件中，按照實際尺寸繪制軋輥；

7、繪制軋材的三維模型，按照步驟2)劃分的結(jié)果將軋材沿縱向分割為n2個域；同時橫向再劃分為2個域；整個軋材被劃分為2n2個域；

8、4)設(shè)置材料屬性：

9、設(shè)置坯料在工況條件下材料屬性；對于軋輥，將其屬性設(shè)置為剛性；

10、5)設(shè)置初始條件和邊界條件：

11、設(shè)置接觸條件：在軋輥表面與軋材的表面之間設(shè)置接觸，設(shè)置接觸面的摩擦系數(shù)；

12、設(shè)置軋輥邊界條件：軋輥的旋轉(zhuǎn)軸各方向位移設(shè)置為0，設(shè)置軋輥繞旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速；

13、設(shè)置坯料的初始條件：設(shè)置坯料進(jìn)軋機前的初始速度；

14、6)進(jìn)行剖分，使用六面體單元對軋材進(jìn)行剖分；

15、7)對建立的模型進(jìn)行瞬態(tài)過程計算；

16、8)計算完成后，進(jìn)行如下的后處理步驟：

17、提取軋材任意斷面中某個域中側(cè)面的所有節(jié)點在軋制過程中的接觸壓力，如果所有節(jié)點的接觸壓力均接近于0，則認(rèn)為該域在軋制過程中不與軋輥接觸，對應(yīng)的位置可不設(shè)置除鱗噴嘴；如存在接觸壓力，說明在軋制過程中該位置會與軋輥接觸，對應(yīng)的位置需要設(shè)置除鱗噴嘴；

18、對所有2n2個域進(jìn)行上述操作；判斷相應(yīng)位置是否需要設(shè)置噴嘴，完成節(jié)水型除鱗環(huán)設(shè)計。

19、其中，所述的步驟3)中，按照實際尺寸繪制軋輥時，為帶有一定孔型的回轉(zhuǎn)體。

20、其中，所述的步驟3)中，繪制軋材的三維模型時，軋材為方形或矩形斷面。

21、其中，所述的步驟4)中，設(shè)置坯料材料屬性，包括密度，彈性模量，屈服強度，泊松比和硬化函數(shù)模型。

22、其中，所述的步驟6)中，對軋材進(jìn)行剖分時，剖分的單元尺寸不大于d/2。

23、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點：本發(fā)明通過對軋件在軋制變形過程與軋輥的接觸部分進(jìn)行計算，從而判斷需要除鱗的位置，根據(jù)計算結(jié)果，在無需除鱗的位置不設(shè)置除鱗噴嘴，用于除鱗環(huán)設(shè)計時噴嘴位置的確定，滿足除鱗要求的前提下節(jié)省水量，實現(xiàn)降低生產(chǎn)成本。

技術(shù)特征：

1.一種節(jié)水型除鱗環(huán)設(shè)計方法，其特征在于：包括下述步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)水型除鱗環(huán)設(shè)計方法，其特征在于：所述的步驟3)中，按照實際尺寸繪制軋輥時，為帶有一定孔型的回轉(zhuǎn)體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)水型除鱗環(huán)設(shè)計方法，其特征在于：所述的步驟3)中，繪制軋材的三維模型時，軋材為方形或矩形斷面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)水型除鱗環(huán)設(shè)計方法，其特征在于：所述的步驟4)中，設(shè)置坯料材料屬性，包括密度，彈性模量，屈服強度，泊松比和硬化函數(shù)模型。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)水型除鱗環(huán)設(shè)計方法，其特征在于：所述的步驟6)中，對軋材進(jìn)行剖分時，剖分的單元尺寸不大于d/2。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種節(jié)水型除鱗環(huán)設(shè)計方法，通過對軋件在軋制變形過程與軋輥的接觸部分進(jìn)行計算，從而判斷需要除鱗的位置，根據(jù)計算結(jié)果，在無需除鱗的位置不設(shè)置除鱗噴嘴，用于除鱗環(huán)設(shè)計時噴嘴位置的確定，滿足除鱗要求的前提下節(jié)省水量。

技術(shù)研發(fā)人員：郭丹,陳顏堂,蔡佳興,范益
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京鋼鐵股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30