熱軋鋼結(jié)構(gòu)翼板鋼軋制過程有限元仿真及其柔性化研究.pdf

1、“以有限的坯料資源開發(fā)無限多的產(chǎn)品”已經(jīng)成為眾多鋼鐵企業(yè)的工作理念。在利用濟鋼現(xiàn)有設(shè)備進行寬規(guī)格翼板鋼的開發(fā)過程中，面臨諸多困難：產(chǎn)品規(guī)格多、孔型形狀復(fù)雜、軋件在孔型中變形和流動規(guī)律難以解析描述。為此，定量研究孔型和工藝參數(shù)對翼板鋼寬展的影響十分重要。 本文利用商業(yè)有限元軟件ANSYS/LS-DYNA，采用顯式動力彈塑性有限元法，模擬翼板鋼粗軋前三道次軋制過程。經(jīng)有限元模型建立、材料選擇、單元選擇及網(wǎng)格劃分、初始邊界條件確定、模

2、擬計算等步驟，得到了各道次孔型和工藝的部分參數(shù)對軋件寬展及其相應(yīng)的應(yīng)力、應(yīng)變分布的影響規(guī)律，分析了孔型腰部的強迫寬展作用，為彎腰大斜度箱形孔軋制翼板鋼的顯式動力學(xué)有限元模擬提供了實例。同時，基于模擬研究結(jié)果，對現(xiàn)有孔型和工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，優(yōu)化效果完全可以滿足生產(chǎn)寬度大于220mm翼板鋼的需要。本文取得的研究成果和相關(guān)結(jié)論如下： (1)成功地實現(xiàn)了方坯進入彎腰大斜度箱形孔型、擬矩形彎腰大斜度坯進入彎腰大斜度箱形孔型、擬矩形彎腰大

3、斜度坯進入彎腰小斜度箱形孔型的三種軋制過程模擬。模擬結(jié)果與現(xiàn)場試驗結(jié)果吻合較好，表明顯式動力學(xué)有限元法可有效地進行彎腰大斜度箱形孔型不同坯料軋制過程的仿真和孔型參數(shù)優(yōu)化研究。 (2)揭示了孔型腰部傾角對軋件寬展的影響規(guī)律，即軋件寬展隨著腰部傾角增大而增加。 (3)分別研究了K10、K9孔型腰部楔高和楔寬對軋件寬展的影響。軋件寬展均隨楔高和楔寬增大而增加。 (4)研究了摩擦系數(shù)改變對軋件寬展的影響。當摩擦系數(shù)在一定

4、范圍內(nèi)變化時，軋件寬展發(fā)生相應(yīng)變化，但變化范圍不大。 (5)揭示了腰部圓弧半徑對軋件寬展的影響規(guī)律，即軋件寬展隨圓弧半徑增大而減小，但總體變化范圍不大。 (6)孔型參數(shù)和摩擦系數(shù)對軋件寬展的影響程度不同，在本文模擬條件下，孔型腰部楔高影響最大，其次為孔型腰部楔寬和腰部傾角，摩擦系數(shù)影響最小。基于研究成果，確定了生產(chǎn)寬度大于220mm翼板鋼的孔型及工藝參數(shù)。 (7)現(xiàn)場軋制試驗表明，數(shù)值模擬結(jié)果和現(xiàn)場試驗結(jié)果具有較