熱軋帶鋼板形理論及金屬變形研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代化熱軋帶鋼板材加工技術(shù)向著高度自動(dòng)化的方向發(fā)展，對(duì)軋制帶材的板形、尺寸精度和綜合機(jī)械性能的精確控制顯得越來越重要。深入研究探索帶鋼熱軋過程的板形理論及金屬變形行為對(duì)實(shí)現(xiàn)高精度控制板形和提高帶材性能具有重要意義。 輥系變形是板形理論中的重要內(nèi)容，準(zhǔn)確計(jì)算軋輥彈性變形是實(shí)現(xiàn)合理設(shè)計(jì)原始輥形和良好板形控制的前提之一。熱軋帶鋼金屬熱模擬實(shí)驗(yàn)可以較為真實(shí)地反映實(shí)際生產(chǎn)過程中的金屬變形抗力，對(duì)于進(jìn)一步精確確定軋制工藝參數(shù)和力能參數(shù)，

2、以及制定更加合理的軋制工藝制度有重要的工程意義，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)軋制過程模擬提供可靠的依據(jù)。模擬與分析帶鋼變形時(shí)金屬三維流動(dòng)的規(guī)律，可以尋求變形過程應(yīng)力沿帶材各個(gè)方向的分布與多重軋制因素之間的關(guān)系，對(duì)于控制軋后帶材板形和尺寸精度具有一定的科學(xué)意義。 本文具體研究方法為：以板坯尺寸150×800×9500mm經(jīng)二輥可逆粗軋至中間坯22×800mm×l，再經(jīng)四輥七機(jī)架連軋至3.0×800mm×L的軋制工藝和生產(chǎn)設(shè)備為研究對(duì)象，分別利用簡支

3、梁法和彈性力學(xué)有限元法對(duì)軋制該工藝時(shí)的二輥粗軋機(jī)軋輥和四輥精軋機(jī)工作輥的彈性變形進(jìn)行計(jì)算研究；采用Gleeble-1500熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)上述帶材（鋼種為Q345）的試樣進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，并對(duì)測(cè)得的不同溫度和不同變形速度條件下的金屬變形抗力進(jìn)行分析；結(jié)合彈塑性和剛塑性有限元法基礎(chǔ)理論，運(yùn)用ANSYS大型有限元分析軟件，對(duì)粗軋和精軋過程分別進(jìn)行二維和三維有限元模擬，并對(duì)軋制變形過程的金屬流動(dòng)行為及應(yīng)力分布等進(jìn)行討論。 采用有限元法和簡支

4、梁法對(duì)軋輥彈性變形進(jìn)行計(jì)算，得到的結(jié)果均可反映軋輥軸線撓度變化狀態(tài)，而有限元法的結(jié)果更為清楚細(xì)致，尤其對(duì)于四輥精軋機(jī)組，有限元法還能夠得到工作輥在受力變形后的承載輥縫形狀，可以直接反映軋后帶鋼的板形。粗軋過程二維有限元模擬得到的變形區(qū)中部的應(yīng)力分布較為均勻，而在咬入和拋出階段的應(yīng)力變化較為劇烈，得出的軋制壓力沿接觸弧上的分布規(guī)律與實(shí)際情況較為吻合，計(jì)算出的軋制壓力較工程算法更為精確，增加有限元網(wǎng)格密度可以得到更為準(zhǔn)確的軋制壓力；對(duì)精軋過

5、程進(jìn)行三維有限元模擬，得出了軋制過程中各個(gè)時(shí)刻的應(yīng)力應(yīng)變動(dòng)態(tài)變化和金屬流動(dòng)結(jié)果，模擬出的帶鋼寬展及其分布規(guī)律與實(shí)際情況一致，軋后板頭出現(xiàn)的舌形也與實(shí)際吻合，摩擦系數(shù)的增加會(huì)引起金屬寬展的增加，更加復(fù)雜的邊界條件易導(dǎo)致計(jì)算過程不收斂，并會(huì)大幅度增加計(jì)算時(shí)間和消耗計(jì)算機(jī)資源。 綜合運(yùn)用以上方法對(duì)帶鋼熱軋過程進(jìn)行深入研究，有助于合理設(shè)計(jì)軋輥輥形、準(zhǔn)確確定軋制工藝參數(shù)和制定壓下規(guī)程、預(yù)測(cè)分析軋制過程金屬流動(dòng)行為等，對(duì)于帶鋼板形的智能控制