Q345B板带钢热连轧过程数值模拟

论文摘要

我国是一个钢铁生产大国，钢铁产量一直呈上升趋势，2010年我国的粗钢产量已突破6亿吨，同比增长9%，而大中型钢铁企业的平均利润却只有2.91%。随着国内汽车、家电、建筑业的飞速发展，对板带材的质量要求不断提高，因此板带轧制过程中板型问题成为广泛关注的重点和难点。本文以1420mm带钢热连轧机组现场数据为基础，采取大型商业软件ANSYS/LS-DYNA对板带的轧制过程进行了仿真模拟，运用弹塑性有限元理论对现场模型进行适当的简化，对现场轧制过程中影响板型变化的因素，如：来料宽度、摩擦系数、弯辊力、前后张力等，对板带轧制过程中板型的影响情况，以及辊系在轧制过程中的弯曲变形情况进行归纳总结。本文通过有限元模拟得出以下结论：张力的施加在板带钢的轧制过程中，可以有效的改良轧件内部的金属流动情况，明显降低出口板凸度和轧机载荷，降低辊系的弯曲变形量，从而有效的延长轧辊的使用寿命。轧机总的轧制力随着入口板宽的增加呈近似线性的增长，随着板宽的增大使轧件与轧辊间的接触应力值变大，辊系的挠曲变形增大，从而造成带钢内部金属流动的不均匀，造成出口板凸度变大。轧件与工作辊间的摩擦系数的大小对板型有一定的影响作用，随着摩擦系数的增大，轧制力也呈增大的趋势、出口板凸度略有增大、辊系弯曲变形也变大，但摩擦系数过小会引起咬入困难、轧辊打滑等现象影响产品质量，因此摩擦系数的合理控制也是保证产品质量的重要考察因素。弯辊力是板型控制中常用的方法，合理的弯辊力可以有效的控制内部金属的流动、降低轧件出口板凸度值。本文通过不断发展的有限元理论与现场轧制情况建起沟通的桥梁，为现场制定合理的轧制工艺提供有效的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 板带热连轧概述
• 1.1.1 板带钢热连轧特点
• 1.1.2 热连轧技术的发展概况
• 1.2 板带轧制模拟国内外研究现状
• 1.3 课题研究的意义和内容
• 1.3.1 课题研究的意义
• 1.3.2 课题研究的内容
• 2 板型控制理论
• 2.1 板带钢断面几何尺寸
• 2.2 板型的概念
• 2.2.1 板凸度
• 2.2.2 边部减薄
• 2.2.3 平直度
• 2.2.4 楔形
• 2.3 影响板型质量的原因
• 2.4 板型控制技术简介
• 3 有限元理论概述
• 3.1 有限元法基本理论
• 3.1.1 有限元法中的应力应变
• 3.1.2 应变和质点位移的相互关系
• 3.1.3 虚功方程
• 3.1.4 增量方程
• 3.1.5 能量原理
• 3.1.6 有限元分析的一般过程
• 3.2 轧制过程问题有限元模拟方法分类
• 3.2.1 刚塑性有限元法
• 3.2.2 弹塑性有限元法
• 3.2.3 粘塑性有限元法
• 4 轧制过程中的有限元模型的建立
• 5 模拟结果分析
• 5.1 张力对板型变化的影响作用
• 5.1.1 张力对带钢内部金属横向流动的影响
• 5.1.2 张力对带钢截面形状的影响
• 5.1.3 张力对总轧制力的影响
• 5.1.4 张力对辊系变形的影响
• 5.2 板带宽度对板型变化的影响作用
• 5.2.1 板带宽度变化对带钢截面形状的影响
• 5.2.2 板带宽度的变化对总轧制力的影响
• 5.2.3 板带宽度的变化对辊系弯曲变形的影响
• 5.2.4 板带宽度对轧制压力横向分布的影响
• 5.3 摩擦系数对板型变化的影响作用
• 5.3.1 摩擦系数对带钢内部金属横向流动的影响
• 5.3.2 摩擦系数对带钢截面形状的影响
• 5.3.3 摩擦系数对总轧制力的影响
• 5.3.4 摩擦系数对辊系变形的影响
• 5.3.5 摩擦系数对轧制压力横向分布的影响
• 5.4 弯辊力对板型变化的影响作用
• 5.4.1 弯辊力对内部金属横向流动的影响
• 5.4.2 弯辊力对带钢截面形状的影响
• 5.4.3 弯辊力对总轧制力的影响
• 5.4.4 弯辊力对辊系变形的影响
• 5.4.5 弯辊力对轧制压力横向分布的影响
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢