轧制工艺参数对钢板平面形状的影响.doc

第 卷第 期 25 7 年 月 2004 7 东 北 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） （ ） JournalofNortheasternUniversityNaturalScience ， Vol.25 No.7 Jul.2004 ============================================================= 文章编号： （ ） 1005-3026200407-0674-04 轧制工艺参数对钢板平面形状的影响 刘 慧，王国栋，刘相华 （东北大学 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，辽宁 沈阳 ） 110004 摘 要：利用有限元法计算软件 ／ ，对不同工艺参数的立辊轧边、展宽轧制 ANSYSLS-DYNA 及精轧的中厚板生产过程进行了模拟计算· 由模拟计算知，随立辊侧压量增大，展宽轧制后板坯前 端由凸鼓形向凹鼓形变化，后端始终为凸鼓形，展宽轧制后轧件切头尾长度及宽度波动量先减小 后增加，精轧后轧件宽度波动变化与展宽轧制时相似· 展宽比大时，立辊轧边对减少宽度波动量效 果较好；要得到好的轧后平面形状，应使展宽轧制后的钢板边部保持平直或微凸· 模拟计算结果为 合理匹配立辊侧压量、展宽比及精轧延伸率，提供了理论参考· 关 键 词：有限元模拟；立辊轧边；展宽比；切头尾长度；宽度波动量 中图分类号： 文献标识码： TG331.71 A 提高成材率是中厚板生产厂提高综合经济效 析［ ］ · 本文采用弹塑性有限元法，利用有限元 6~8 益的一种有效手段· 切头尾和切边造成的成材率 计算软件 ／ 对中厚板立辊轧边 ANSYSLS-DYNA 损失约占总成材率损失的一半，约为 5%~6%· 及随后平轧的变形行为进行了模拟计算，分析了 因此，使平面形状矩形化和减少切头、尾及切边损 变形工艺参数对钢板平面形状变化的影响· 失具有重要的意义· 能使中厚板平面形状矩形化 的轧制方法有多种，立辊轧边法是其中之一· 立辊 1 模拟过程及方法 轧边法除了用于平面形状控制之外，还能对钢板 模拟过程及参数 宽度进行绝对控制，生产齐边钢板，最高可使中厚 本文以国内某中厚板厂轧制规程为基础，选 板成材率提高到 · 国内外都对立辊轧边法 ［ ］ 1 96% 取材质为 ，尺寸为 Q235 180mm*1040mm* 进行过生产及实验研究，促进了生产过程中成材 （厚 宽 长）的板坯，对其立辊轧边、 2000mm * * 率的提高［ · 在显式动力有限元计算方法成功 ］ 2~5 立轧后展宽轧制及精轧过程进行模拟计算· 模拟 地解决了弹塑性有限元求解的时间耗费问题后， 过程及参数分别如图 和表 所示· 1 1 弹塑性有限元法已逐渐应用于对轧制过程的分 图 模拟过程示意图 1 Fig.1 SchematicofanalogproceSS 有限元模型的建立 对称面上施加 方向的零位移约束，轧制变形后 Y 为减少计算时间，利用轧制过程的对称性，取 轧件的平面形状主要由头尾形状及失宽程度决定， 轧件厚度方向的 ／ 建立几何模型，并在轧件厚度 因此，单元划分时将板坯头尾部网格加密；轧辊采 12 收稿日期： 2003-11-17 基金项目：国家自然科学基金资助项目（ ）·作者简介：刘 慧（ ），女，山东济南人，东北大学博士研究生；王国栋（ ），男，辽宁鞍山人，东北大学教授，博士生导师； 刘相华（ ），男，黑龙江双鸭山人，东北大学教授，博士生导师· 1971- 1942- 1953-  第 期 刘 慧等：轧制工艺参数对钢板平面形状的影响 7 675 用刚性材料模型，用具有一定厚度的辊环建立上工 图 是展宽比为 时，展宽轧制后轧件前 4 2.0 作辊几何模型· 轧辊与轧件均用六面体实体单元划 后端形状变化· 分网格· 模拟过程有限元模型如图 所示· 模拟开 2 始时，轧辊以恒定线速度绕其轴心转动，轧件以相 同初速度向辊缝运动，进入辊缝后，靠轧辊与轧件 间的摩擦力带动轧件运动，完成轧制过程· 表 有限元模拟计算参数 1 Table1 ParameterSofFEManalog 立辊直径／ 水平辊直径／ mm 1000 mm 750 轧辊圆周速度／（ · -1） 材料模型 刚性 ms 板坯材质 初始厚度／ 成品厚度／ Q235 mm 180 立辊侧压量（ ）／ ， ， ， ， ， ， ， ， mm 20 ΔE mm 01015202530404550 密度／（ · -3） 泊松比 kg m 7850 弹性模量／ 11 材料模型 多线性塑性模型 MPa 2.1*10 轧辊与板坯间接触摩擦系数 图 展宽轧制过程轧件前后端形状变化 4 Fig.4 ChangeofendShapeofpl