热轧钢板矫直工艺的有限元分析

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宝

钢

技

术

20 0 8年第 1期

驴分驴 析驴 驴与护研驴 究驴

热轧钢板矫直工艺的有限元分析,赵志毅 张春丽杨晓臻贺佳，,

( .宝钢股份公司， 1上海

2 0 4;,北京科技大学， 09 1 2 北京

10 8 ) 0 0 3

摘要：用有限元软件 A S S对热轧钢板矫直工艺进行模拟，究了钢板同一初始状态下采用两种不同采 NY研

矫直工艺参数模拟后的结果，以及在同一矫直工艺参数下对钢板施加不同初应力载荷的模拟结果。探讨了钢板矫直过程中残余应力的变化情况以及矫直工艺参数与钢板残余应力的关系。模拟结果表明：在矫直过程中钢板表面都要经过拉一压一拉一压一拉的反复弯曲过程；于纵向残余应力分布不均的通过模拟矫直能够对达到明显的改善，并且在上矫直辊增加凸度值对消除横断面上的内应力分布不均是非常有效的。 关键词：直；限元分析；余应力矫有残 中图分类号：G 3, 1文献标识码：文章编号：0 8— 76 2 0 )1— 0 8— 4 T 33 7 B 10 0 1 (0 8 0 0 3 0

Fi ie Elm e tAn l ss o he Sta g t n ng Pr c s o tRo l d S e s n t e n a y i ft r i h e i o e s f r Ho le he tZh n u l,Y n a z e t。 iz, a ii a g Ch ni t a g Xio h n HeJa Zh oZhy。

( .B oh nIo 1 a s a r n& Sel o, t . S a g a 0 9 1 hn; te C . L d, h n h i 0 4,C ia 2 2 .Unv ri f c n e& T c n lg e ig B i n 0 0 3 hn ) ies yo i c t S e eh oo yB in, e ig1 0 8,C ia j jAbsr t Th tag t n n o e s fr h t o ld s e t s i l td wih ANS tac: e sr ih e i g pr c s o o rle h es wa smu ae t YS, a i o n t lmen knd ff ie ee i t s fwa e. Th e ul o ti e fe h i a in wa t d e n t e s me iiilst to d wih p r m

e es o wo ot r e r s t ba n d a trt e smulto s su i d i h a n t iuain an t a a t r ft a di e e tsr ihtn n r c s e . Ch n e n r sd a te sa d r l t ns i e we n sr ihtn n r c s a ee f r n tag e i g p o e s s f a g si e i u lsr s n e ai h p b t e tag e i g p o e sp￣ m tr o s a d se ls e t Sr sd lsr s r s u s d The smu ain r s l wih dfe e tiiilsr s o d e et d o h n t e h e’ e iua te s we edic s e, i lto e u t t ifr n n ta te s la x re n te s e twa lo su e t a a tr ft e s h e s as t did wih p r me e so h ame sr ih e i g prc s . Th i u ain r s ti ia e ta n te tag t n n o e s e sm lto e ul ndc t s h ti h sr ihtnig prc s, te s e ts ra e wilg h o g e e td b n n ftnso n o r s i n Th he o— tag e n o e s h h e u f c l o t r u h r p ae e dig o e in a d c mp e so . e p n me no fte p o l srb e o gt dia e i u te s sc n b mpr v d r m a k by t r u h t esmultd sr i he n o h o ry dit utd l n iu n lr sd alsr s e a e i i o e e r a l h o g h i a e ta g t— nig. I dd t n n a ii on, ic e sn a e fte up rsr ih e i gr l l b s f lt lmi ae t ordit b to f n r a i g c mb ro h pe tag t n n olwi e u eu o ei n t hepo sr u in o l i it r a te sc o s te s cin. n e n lsr s r s h e t o Ke r y wo ds: tag e i g;

fnt lme n l ss;r sd lsr s sr ihtn n i ie ee nta a y i e iua te s

0引言

本文针对矫直工艺参数的变化以及钢板初始状态的不同，过有限元软件 A S S进行模拟分通 NY

近年来，随着计算机硬件能力及软件水平应用的提高，限元法在金属弹塑性变形领域中得有到进一步的应用…。在热轧钢板生产中，着高随强度用钢需求量的不断上升，形缺陷成为主要板

析，而为矫直工艺的优化提供建议，从实现热轧钢板产品质量的提高。 1几何和计算模型的建立

的质量问题。矫直是改善钢板残余应力分布，使热轧钢板生产合乎平直度标准要求的一道必不可缺的重要工序。因此有必要对矫直工艺参数与钢板残余应力之间的关系进行研究分析，在实际但生产中很难进行这样的对比研究，而且矫直的中间状态也无法取得。

模型结构来源于厚板横剪机组的精矫机，是9辊平行辊矫直机，直工作辊下辊有单独调节矫

功能，辊升降为手动，弯辊的凸度调节。上有1 1几何模型的建立 .

矫直辊工作辊间距 2 0 m辊径 2 5 m工 4 m, 2 m,作辊 9个，子驱动转速为 0~ 0/ 0/ i,辊 5 0 10 0 rm n

张春丽

工程师

17 9 4年生

19 97年毕业于鞍山钢铁学院 2 6 17 6 4 82

辊身长度 210m矫直速度 4/ i。待矫板 0 m, 2m mn材的几何参数为长 400nT宽 1 0 l, 1 l。 0 l, 0nT厚 0n l ql 5 ql q T板材的材料属性特征：材料屈服强度= 0 MP; 6 0 a

现从事轧钢专业

电话

E mal z a g h n i b o te . o — i h ncu l@ a se 1 c r n

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张春丽等

热轧钢板矫直工艺的有限元分析2矫直工艺模拟的结果分析

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弹性模量 E=2 0 G a切线模量 G=8 P; 1 P; 4 G a泊松比= . 5摩擦因数 .= .。 02;厂 0 2根据 A S S分析类型划分标准， NY钢板矫直工艺的模拟属于静态非线性结构分析。结构模型的

模拟实验按照板厚和预设的原始曲率设定矫直辊压弯挠度，分别按

照小变形压弯方案、性压线

弯方案 (大变形 )以及结合现场实际参数，到 3,得 组数值，具体设定见表 1。表 1矫直工艺参数设定Ta l Esa ih e to a a ees f r be1 tbls m n fp r m tr o sr i he n o e s ta g tnig pr c s m m

建立采用自下而上的方法。由于钢板存在原始曲率，因此钢板模型的建立在局部坐标系 ( 0Z) R,, 下完成。假设钢板原始曲率比值 C=, 5曲率半径p=13 86 0 mm。钢板模型选择结构单元 S L 9 0 O— I4, D 5钢板的塑性行为设定为双线性等向强化 ( in a o o i)型。钢板总共划分为 15 0 bl eri t pc模 i sr 0

矫直方式z l现场工艺

A165 .

A 257 .

A 376 .

A 479 .

A 586 .

个单元， 4 224个节点。结合现场实际与有限元模拟的具体情况，设钢板与矫直辊之间的矫直假接触是带摩擦的刚柔接触，摩擦规律符合库仑定律，并且矫直辊需要转动，以选用接触对 C N所 O— T 14和 T R E 7。接触单元实常数的设定 A7 A G 10中，向接触刚度因子 F N和最大的穿透范围法 K

2: 2Z 3

线性递减小变形

69 .82 .

62 .79 .

76 .83 .

83 .85 .

90 .87 .

一

般钢卷打开后，除了在纵向上存在残余应力

分布不均的问题，钢板横断面上也易出现残余应在力分布不均的情况。当钢板在横断面上有应力分布不均时，需要采取弯辊措施以增加局部变形的方法来补偿纵向纤维的长短不齐，达到消除波浪弯的目的。因此，除了研究在纵向上的压弯方案优化以

F'L I N需要调试， O其余采用默认设置。将矫直辊看作刚性体处理，通过控制节点 ( IO并 P L T节点 ) 对矫直辊施加转动载荷。模型结构中钢板正好放在产生弯曲变形前的位置以便于直接咬人。如图

外，矫直机横向的凸度值调节也是改善钢板残余应力分布的重要措施。当板子边部有浪形 (在存压应力 )辊子向上抬起；,中部有浪时，子两

边辊向下，中部 …… 此处隐藏：7426字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……