四輥冷軋機(jī)板帶板形建模與分析

1、四輥冷軋機(jī)板帶板形建模與分析第二章 板形控制理論2.1 板形定義所謂板形，就直觀上講就是板帶的翹曲程度。衡量帶鋼板形通常包括縱向和橫向兩個(gè)方面的指標(biāo)。對(duì)于縱向而言，用平直度表示，俗稱浪形，即指在板帶長度方向的平坦程度；在板帶的橫向上，用板帶的橫截面形狀作為衡量指標(biāo)，即在板寬方向上的斷面厚度分布，包括板凸度，楔形，邊部減薄和局部高點(diǎn)等一系列概念。其中，板凸度是最為常用的橫向板形指標(biāo)。板形的實(shí)質(zhì)是帶鋼內(nèi)部殘余應(yīng)力的分布。鋼板在軋制過程中橫向的寬展量一般會(huì)很小，因此軋件在軋制時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的縱向延伸。軋件是一個(gè)整體，當(dāng)在板寬方向上受到不均勻的壓下力時(shí)，則必將產(chǎn)生不均勻的縱向延伸，這時(shí)帶鋼內(nèi)部各部分就會(huì)

2、相互牽制，相互影響。這樣就造成了帶鋼內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力。板形可分為隱形板形;和顯性板形;。隱形板形;是指板帶軋后殘余應(yīng)力分布不均，但不足以引起帶鋼的翹曲，在后續(xù)加工時(shí)才得以顯現(xiàn)出來的板形，比如縱切分條；而顯性板形;是指板帶內(nèi)部存在很大的殘余應(yīng)力，這個(gè)應(yīng)力可以使板形產(chǎn)生浪形，用肉眼就可以看出的板形20。在此軋制過程中，大的張力掩蓋了實(shí)際的板形缺陷，使帶鋼的板形看上去是很平直的，但是一旦去除外界張力后，帶鋼的板形缺陷就會(huì)馬上顯現(xiàn)出來。所以，在軋制過程中只有精確的檢測(cè)出帶鋼內(nèi)部的張應(yīng)力分布情況，并通過板形控制系統(tǒng)適時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，才能很好的保證板形質(zhì)量。2.2 板凸度的基本概念2.2.1 表示板凸度的基本參數(shù)

3、板凸度是衡量板帶材的斷面形狀的主要指標(biāo)，如圖 2-1 所示，常常用一系列的特定位置處的厚度測(cè)量值來表示。(1) 中部厚度ch ：軋制中心線處的厚度。(2) 邊部厚度Ih 和Jh ：分別為距軋件邊部距離 I 和 J 處的厚度。該區(qū)內(nèi)的板厚迅速下降，此區(qū)稱為邊部減薄區(qū)。I 值一般取值為 1025mm，J 一般取值為 50150mm。(3) 端部厚度eh ：端部厚度為軋件最邊部的厚度，一般在距離端部 23mm 處測(cè)量。2.3 平直度的基本概念2.3.1 平直度定義平直度指在軋制后，完全去除外界張力的狀態(tài)下(自然狀態(tài))板帶材整體的平坦性?？梢酝ㄟ^把帶鋼放在平臺(tái)上，觀察到帶鋼表面有無翹曲、起浪、褶皺或局

4、部凹凸來檢測(cè)。帶鋼在冷軋過程中，由于對(duì)其兩端施加了較大張力，所以帶鋼表面一般不會(huì)出現(xiàn)的起浪、翹曲等現(xiàn)象，但當(dāng)完成軋制，消除外界張力以后，即回到自然條件下，常常又會(huì)看到帶鋼的翹曲、褶皺和局部凹凸。第二章 板形控制.72.1 板形定義.72.2 板凸度的基本概念.72.3 平直度的基本概念.82.4 板凸度與平直度之間的.132.5 板形缺陷.15第三章 板凸度建模.253.1 建模方法.253.2 輥系彈性變形理論.263.3 板凸度建模.28第四章 板形控制的有限元.394.1 有限元法簡介.394.2 顯式動(dòng)力學(xué)彈塑性有限元.40第六章 結(jié) 論本文從板凸度的角度研究了彎輥力對(duì)板形的影響關(guān)系。

5、運(yùn)用文可爾的彈性基礎(chǔ)梁法，結(jié)合輥系彈性變形的相關(guān)知識(shí)，推導(dǎo)出彎輥力對(duì)板凸度影響的數(shù)學(xué)模型，并計(jì)算了七種工況下的板凸度值。為了驗(yàn)證理論模型的正確性，運(yùn)用顯式動(dòng)力學(xué)有限元法建立了四輥板帶冷軋機(jī)有限元軋制模型，通過改變彎輥力大小，得出了七種不同工況下所對(duì)應(yīng)的板凸度值。在第五章中首先以四輥板帶冷軋機(jī)為平臺(tái)，研究了不同彎輥力對(duì)板凸度的影響關(guān)系，測(cè)量并計(jì)算出七種工況下的板凸度值。然后將理論模型的計(jì)算結(jié)果通過與有限元計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了理論模型的正確性。本文理論計(jì)算，有限元模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合，為合理確定彎輥力提供了一個(gè)較為準(zhǔn)確的計(jì)算模型，對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。綜合各章

6、節(jié)，總結(jié)如下：( 1 ) 查閱了大量的國內(nèi)外參考文獻(xiàn)，瀏覽了許多關(guān)于鋼鐵行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)資源，了解了板形控制的發(fā)展?fàn)顩r和最新進(jìn)展。簡單闡述了一些關(guān)于板形方面的理論知識(shí)與控制手段，詳細(xì)的介紹了產(chǎn)生板形缺陷的原因，以及板形與板凸度之間的關(guān)系，得出的結(jié)論是要想獲得良好的板形就必須很好的控制板凸度精度。( 2 ) 通過分析影響板凸度的影響因素，工作輥與支承輥之間的彈性壓扁不可忽視，這個(gè)因素在文獻(xiàn)14和文獻(xiàn)15中沒有考慮到，本文的理論模型考慮了這一影響因素，從而進(jìn)一步完善了此理論模型。( 3 ) 用 ANSYS/LS-DYNA 建立了四輥板帶冷軋機(jī)的有限元軋制模型，根據(jù)不同彎輥力模擬了七種工況，研究了彎輥力與板凸度之間的關(guān)系，并得出了相應(yīng)的板凸度值，同時(shí)分析了彎輥力對(duì)板帶出口厚