5052鋁合金熱粗軋建模與軋制力預(yù)測研究.pdf

1、現(xiàn)代金屬軋制過程的控制非常復(fù)雜,它涉及到壓力、速度、流量、溫度等大量物理參數(shù),以及彈性變形、塑性變形、熱一力耦合等復(fù)雜過程、工件內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)與性能的變化等多方面的問題。從控制的角度來看,金屬軋制過程具有典型的多變量、非線性、強耦合的特性。隨著鋁合金軋制技術(shù)的發(fā)展,數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用在熱粗軋軋制規(guī)程設(shè)定中占有重要的地位。數(shù)學(xué)模型的合理與否對軋制過程中能耗的降低、產(chǎn)品質(zhì)量的提高有著重要的影響。因此,設(shè)計與實際吻合的數(shù)學(xué)模型,在生產(chǎn)實際中有著積極

2、的作用和意義。本文參考大量國內(nèi)外文獻,以某廠單機架雙卷取鋁熱軋機熱粗軋過程數(shù)學(xué)模型為主線,對軋制溫度模型、變形抗力模型、軋制力模型等進行了研究。
　　 本文首先針對鋁合金單機架熱軋的特點,以傳熱學(xué)理論為基礎(chǔ),分析了軋制過程中引起軋件溫度變化的主要因素?zé)彷椛浜蛯α鳌⑴c軋輥接觸產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)和塑性變形功等對溫度變化的影響,得出了鋁合金熱軋過程中軋件溫度的計算模型,并與實際板帶測量溫度對比吻合較好。以此溫度模型計算的軋制溫度作為此后計算

3、變形抗力的依據(jù)。
　　 其次,通過設(shè)定不同的變形溫度、應(yīng)變速率,在Gleeble-1500熱力物理模擬試驗機上對5052鋁合金進行單道次等溫?zé)釅嚎s變形實驗。詳細分析了變形溫度、應(yīng)變速率和變形程度對材料變形抗力的影響,在變形溫度300～500℃,應(yīng)變速率0.01～20s-1的變形條件下,通過數(shù)據(jù)擬合,建立其本構(gòu)方程和確定熱變形材料常數(shù),獲得了5052鋁合金的變形抗力數(shù)學(xué)模型。
　　 在計算機控制的板帶熱軋生產(chǎn)中,軋制力設(shè)定

4、是一個非常重要的環(huán)節(jié)。它是軋制過程數(shù)學(xué)模型的核心,其設(shè)定精度將直接影響板帶的質(zhì)量。本文以經(jīng)典軋制理論為依據(jù),詳細分析了軋制溫度、軋輥的彈性壓扁半徑、應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)和變形抗力對軋制力的影響,并建立了鋁合金熱軋過程的軋制力數(shù)學(xué)模型。軋制力預(yù)測誤差基本控制在5％～7％之間。因此本文確定鋁板帶軋制過程數(shù)學(xué)模型是切實可行的,基本上達到了預(yù)期要求,對實際生產(chǎn)軋制規(guī)程的設(shè)定和軋制力的預(yù)測控制具有一定的指導(dǎo)意義。
　　 本文計算均用MATLAB編