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第4期(总第179期)
机械工程与自动化
2013年8月
MECHANICAL ENGINEERING &. AUTOMATION
Aug
文章编号:1672-6413(2013)04-0007-02
张力在轧制过程中对轧制力影响的有限元模拟
杨广科,赵春江2,陈今良2,李晋峰2,赵悦
(1.大原科技大学机械工程学院,山西大原030024;2.太原科技大学材料工程学院,山西大原030024)
摘要:轧制张力是冷轧带钢生产过程中非常重要而且必须严格控制的参数,研究轧制张力可以为企业生产实
践提供理论依据。采用有限元显式动力学分析软件 ANSYS/ LS-DYNA建立三维实体模型,并模拟分别改变
前张カ和后张力板带的轧制过程。通过分析轧制过程中轧制力以及轧制后板形的变化,得出结论:张力的变
化可以显著改变轧制压カ,后张カ对轧制カ的形响幅度要大于前张カ。
关键词:张カ控制;轧制カ;有限元模拟
中图分类号:TG335.12:TP391.77文献标识码:A
0引宫
为了准确地反映轧制过程,工作輥辊颈、支撑辊輥
在板带轧制过程中,张力的施加是控制厚度、调整身以及支撑辊辊颈都采用刚性体模型,工作辊辊身采
板形、保证轧制过程顺利进行的重要手段口。张力在用弹性材料模型,轧件采用带钢板材。工作辊、支承辊
冷轧板带时起到的作用实质是改变了板带在轧辊变形以及轧件的材料属性参数见表2。
区内的受力状态,张力的施加使带钢的受力状态由三
表2模型各部分的材料参數
向受压应力状态变成了两向受压、一向受拉的应力状
参数
工作辊
支承辊
轧件
态。20世纪70年代末期,意大利的M, Borghesi°L念」_20
210
0,3
人就提出用改变后张力的方法来改善板形。张小平等
人采用实验的方法对张力对板形的影响进行了研
采用8节点6面体的 Solidl64实体单元对三维模
究。本文采用有限元模拟的方法对张力对轧制力的型进行网格划分,如图1所示。
影响进行研究。
1三维实体模型的建立
本文所建轧机模型采用了太原科技大学轧制工程
实验室四辊板带轧机的参数,具体见表1。
1乳机模型尺寸参数
支撒辊身直径(mm
支撑辊辊身长度(
支撑辊辊颋直径(
180
支據報辊颈长度(mm)
240
图1模型划分网格后
工作辊辘身直径(mm)
在轧制过程中,接触符合库伦摩擦定律,动摩擦因
工作輥辊身长度(mm)
350
工作辊報颈直径(rmmn
72
数取为0.08,静摩擦因数取为0.09。轧件压下率取为
工作辊辊颈长度(mm)
100
30%,轧制速度为0.5m/s。在通常的条件下,张应力
轧件尺す(mm3)
300X240X5
的取值范围是(0.2~0.4)可1(,为轧件的屈服强度),
通过Pro/E软件建立三维实体模型然后导人本文轧件的屈服强度可,为588.4MPa,所以张力最大
ISDYNA。由于在实际生产中,模型是上下左右对称可以取为235.36MPa。
分布的,为了节省计算时间,只建立了其1/4的模型。2模拟结果分析
山西省自然科学基金资助项目(200901159-10);太原市科技项目(120164071)
收稱日期:2013-01-07;修回日期:2013-02-07
作者简介:杨广科(1987-),男,山东济宁人,在读硕土研究生,主要研究方向为板带轧制过程中的
张力控制。
8
机椃工程与自动化
2013年第4期
2.1前张カ对軋轧制力的影响
2.3前、后张カ对轧制力的影响
在模拟时,固定后张力为112MPa,在板带压下率
在此模型模拟中,我们使前张力和后张力的初始
相同的情况下,改变前张力,分别取前张力为0MPa、值相同,通过同时改变前张力和后张力的值,分别取
36MPa、72MPa、108MPa、144MPa、180MPa,得到前、后张力值皆为0MPa、56MPa、112MPa、168
前张力与轧制力的关系,如图2所示
MPa、224MPa,得到前、后张力与轧制力的关系,如图
7.2
4所示
6.8
至卡
03672108144180
前张力/MPa
图2前张カ与轧制力的关系
056112168224
前、后张力/MRPa
将图2中的曲线拟合成直线后,直线方程可以表
图4前、后张力与轧制力的关系
示为y=-0.003x+7.1462。由图2我们可以看出,
将图4中的曲线拟合成直线后,直线方程可以表
固定后张力后,轧制力随着前张力的增大逐新减小,从示为y=-0.0122x+8,2437。由图4我们可以看
曲率看,变化并不是太明显。
出,随着前、后张力的增加,轧制力大幅度减小,并且两
2.2后张力对轧制力的影响
者关系基本上是线性的,从拟合后直线的斜率可以看
在模拟中,固定前张力为72MPa,在板带压下率出轧制カ的减小幅度大约是单独改变前张力和单独改
相同的情况下,改变后张力,分别取后张力为0MPa
变后张力时的降幅之和。
56MPa、112MPa、168MPa、224MPa,得到后张力与3结论
轧制力的关系,如图3所示。
(1)轧制过程中,前、后张力的施加都能够使轧制
力减小
(2)前、后张力的大小与轧制カ的大小基本呈线
性关系。
3)后张力的施加对轧制力的影响幅度要大于前
张力
参考文献:
056112168224
后张力/MPa
[1]刘立文,张树堂,武志平.张力对冷轧板带变形的影响
图3后张カ与轧制力的关系
[丁].钢铁,2000,35(4):37-39
将图3中的曲线拟合成直线后,直线方程可以表[2】李登超,不锈钢板带材生产技术[M].北京:化学工业出
示为y=-0.0092x+8.0184。由图3可以看出,轧
版社,2008.
制力随着后张力的增大而逐渐减小,从拟合后的直线
[3]张小平,张少琴,何宗霖,等.张力对板形影响的实验研究
J].太原科技大学学报,2009,30(4):312-315
斜率可以看出,减小的幅度比前张力大,即后张力对轧[4]张波,盛和太. ANSYS有限元数值分析原理与工程应用
制力的影响比前张力对轧制力的影响大。
[M门.北京:清华大学出版社,2005
Finite Element Analysis of Tension Influence on Rolling Force
YANG Guang-ke, ZHAO Chun-jiang, CHEN Jim-liang, LI Jir-feng, ZHAO ue
(1. School of Mechanical Engineering, Taiyuan niversity of Science and Technology, Taiyuan030024, China; School of Materials Engineering
Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan 030024, China)
Abs
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