薄帶鋼冷軋過程的彈塑性有限元模擬.pdf

1、冷軋薄帶鋼生產(chǎn)中的板形控制問題是復(fù)雜和難以解決的問題。本文以東北大學(xué)和寶鋼的合作研究項(xiàng)目“冷軋板形機(jī)理研究-原始板形對(duì)出口板形的影響及1420mm冷連軋機(jī)組板形控制對(duì)策研究”為背景，應(yīng)用MSC.Marc有限元軟件，對(duì)薄帶鋼冷軋過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。采用彈塑性靜力隱式算法，耦合分析了帶鋼與輥系、工作輥與支撐輥的變形場和應(yīng)力場。該項(xiàng)研究工作對(duì)軋制過程有限元模型以及現(xiàn)場生產(chǎn)中的板形控制具有重要的指導(dǎo)意義。主要研究工作如下： 1)為了適應(yīng)

2、不同模擬的需要，建立了二維剛性輥軋制模型、二維彈性輥軋制模型、三維剛性輥軋制模型、三維彈性輥軋制模型、三維四輥軋制模型及四輥CVC輥系變形模型。這些模型全面描述了不同狀態(tài)的板帶軋制過程。應(yīng)用有限元模型對(duì)帶鋼生產(chǎn)過程進(jìn)行了模擬，模擬結(jié)果與實(shí)測值比較表明了模型的精度及可靠性。 2)采用三維四輥軋制模型和二維彈性輥軋制模型，得到了軋制壓力的橫向及縱向分布特點(diǎn)，討論了軋制條件對(duì)軋制壓力分布的影響。對(duì)軋制力結(jié)果分析表明，摩擦系數(shù)每增加0.

3、01軋制力增加0.25MN；前后張力每均勻增加100MPa軋制力減小1.2MN；帶鋼變形抗力每增加100MPa軋制力增加1.25MN；帶鋼壓下量每增加1％軋制力增加約0.1MN。 3)采用彈塑性有限元方法，分析了軋制條件對(duì)板凸度和帶鋼邊部減薄的影響，以及張應(yīng)力及帶鋼寬度對(duì)帶鋼橫向變形的影響。在對(duì)帶鋼橫向流動(dòng)的分析中，得到在帶鋼中心區(qū)金屬向中心流動(dòng)，而且在距邊部60～75mm處金屬向中心流動(dòng)量達(dá)到最大；在帶鋼邊部金屬明顯向外流動(dòng)，

4、這是由于邊部減薄及驟減引起的；根據(jù)模擬的結(jié)果及現(xiàn)場生產(chǎn)的帶鋼邊降特點(diǎn)，解釋了拉縮現(xiàn)象。在對(duì)帶鋼彈性變形分析中，發(fā)現(xiàn)在帶鋼入口處存在很小的彈性變形使帶鋼在此處的厚度增加，稱這種增加為“突起”。研究了前后張應(yīng)力及帶鋼壓下量對(duì)帶鋼入口突起和出口彈性回復(fù)的影響，得到了突起和回復(fù)變形沿帶鋼寬度的分布規(guī)律。 4)對(duì)輥系的變形進(jìn)行了模擬，分析了軋制條件對(duì)工作輥彎曲變形、支撐輥彎曲變形、與帶鋼接觸的工作輥壓扁變形、與支撐輥接觸的工作輥壓扁變形、

5、支撐輥壓扁變形的影響。分析了軋制條件對(duì)軋機(jī)初始輥縫設(shè)定值的影響，得到了所軋帶鋼寬度、摩擦系數(shù)、壓下率、前后張應(yīng)力等參數(shù)的改變對(duì)軋機(jī)初始輥縫設(shè)定值產(chǎn)生的變化。分析了軋制條件對(duì)輥間壓力分布的影響。 5)應(yīng)用有限元對(duì)四輥CVC軋機(jī)輥系變形及有載輥縫進(jìn)行了分析，得到了工作輥移動(dòng)及彎輥力對(duì)輥系變形、有載輥縫及輥間接觸壓力分布的影響。可以看出，輥間接觸壓力的分布很不均勻，具有顯著的S型。 6)為了消除CVC軋機(jī)輥間受力的不平滑，對(duì)C