双金属复合轧辊的制造和应用是轧辊制造行业的未来发展趋势,旋转电渣重熔方法制备复合轧辊是一项创新的工艺技术,其自耗电极熔化速度的控制方法不仅是该工艺的核心控制技术,也是直接影响复合轧辊产品质量的关键技术。研究表明采用旋转自耗电极替代传统的静态自耗电极,可使复合轧辊的生产效率提高25%。但目前缺乏对旋转电极熔化速度控制方法及其如何影响复合轧辊质量的研究,本课题旨在管式电极电渣重熔的基础上,加入电极旋转控制的条件,通过MATLAB、ANSYS和FLUENT软件,对旋转电渣重熔复合轧辊的熔速控制方法和控制参数对工艺过程的影响进行研究。首先,针对旋转电渣炉熔速控制系统的基本特性,建立控制系统传递函数,通过MATLAB对比分析了常规PID与模糊PID的控制效果。仿真结果表明,常规PID控制方法根据实际工况跟随被控对象参数变化的控制效果不理想;验证发现模糊PID控制算法,可以解决上述问题,同时缩短了系统的过渡时间,提高了控制系统的稳定性。设计好控制器后,建立了旋转电渣重熔复合轧辊的三维瞬态数学模型。将设定的熔速初始值设置到模型的边界条件中,通过数值模拟方法检验得到最佳的熔化速度设定值。对比分析了在不同供电回路下的数值模拟的计算结果,发现自耗电极到导电结晶器的供电回路更有利于辊芯与工作层界面的良好结合。基于以上确定的供电回路方案,通过数值模拟研究发现:1、设定转速为0、10、20 rpm时,对应的最大速度为0.324 m/s、1.097 m/s、1.853 m/s,同时渣池内最高温度分别达到2012 K、1992 K和1986 K。结果表明,转速为10 rpm时,湍流变得更加强烈,熔体与边界之间的对流传热增强。2、在电极转速为10 rpm下,为达到最优熔化控制效果,在电极端部设定了30 V、33 V、36 V三个电压值,发现熔化速度从15.9 kg/min增加到20.5 kg/min,电流密度、焦耳热的增大比例分别为21.7%,43.2%。仅当电极熔速控制在17.6kg/min时,使得模拟的温度场达到了控制系统的工艺要求,更利于辊芯与工作层的良好结合。最后,通过对旋转电渣重熔复合轧辊熔速控制系统的设计和应用,进行了复合轧辊的实验,证明了本控制系统是合理且可行的。本文的研究结论为旋转电渣重熔工艺的熔速控制方法和系统设计提供了理论支持和技术保障。