酸洗冷轧机组拉矫机结构分析与拉弯过程有限元模拟研究

论文摘要

随着经济发展及技术的进步,国内外市场对冷轧薄板质量的要求越来越高,因此如何在各工序采取措施来提高其质量便成为冷轧厂的当务之急。拉伸弯曲矫直机作为热轧、冷轧产品之间承前启后的一台设备,在破鳞的高速、高效化以及对带钢板形、机械性能的改善方面起到了举足轻重的作用。在酸洗工艺中,为了提高热轧带钢表面酸洗质量,在连续酸洗线的入口段设置拉伸弯曲矫直机。依靠前后张力辊及弯曲矫直辊的共同作用,使带钢在所承受的张力略大于屈服极限的情况下,产生局部塑性延伸。利用铁基体与氧化铁皮覆层材料性能的巨大差异,采用机械方法反复弯曲,基体材料受力后产生一定的弹塑性变形,表面氧化铁皮则由于不具有塑性且破坏强度较低,同时与铁基体附着力差,这样当氧化铁皮不能适应金属形状变化而引起的内应力大于其破坏强度时,它便要破裂,最终产生不同形式的氧化铁皮剥落。可以有效清除氧化铁皮和其他杂质。同时可以消除板面的浪边、浪形、瓢曲及轻度的镰刀弯,改善材料的各向异性,消除屈服平台,阻止滑移线形成,获得良好板形。连续式拉伸弯曲矫直技术是在二十世纪六十年代后期大量发展和应用起来的轧钢领域的一项新技术。由于矫直后带材具有平直度好,内应力小等一系列优点在冶金行业得到广泛应用。目前国有大型钢铁企业的酸洗冷轧机组中的拉伸弯曲矫直机基本上全部采用进口,国内只能生产一些备件。希望通过这次研究,能使二重集团公司具备自主设计连续酸轧机组拉矫机的能力。在论文的研究过程中,通过考察调研国内进口的酸洗机组拉矫机的结构形式及使用情况,确定我们研究的拉弯矫直机结构方案并建立板材拉矫过程的有限元模型,进行非线性塑性变形计算分析,用于今后的拉矫机设计工作。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外现状
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 论文的主要意义
• 2 连续拉伸弯曲矫直机及其基本原理
• 2.1 连续拉伸弯曲矫直机
• 2.1.1 矫直机本体
• 2.1.2 张力辊装置
• 2.2 带钢质量分析
• 2.2.1 钢板的纵向瓢曲
• 2.2.2 钢板的横向瓢曲
• 2.2.3 钢板的中波和边波
• 2.2.4 钢板质量改善的途径
• 2.3 拉伸弯曲矫直基本原理
• 2.3.1 拉伸和弯曲应力
• 2.3.2 横向弯曲
• 2.4 小结
• 3 拉伸弯曲矫直机结构方案研究
• 3.1 北方某公司酸洗-冷轧联合机组拉矫机
• 3.2 南方某公司酸洗-冷轧联合机组拉矫机
• 3.3 拉伸弯曲矫直机方案研究
• 3.3.1 拉伸弯曲矫直机布置
• 3.3.2 张力辊组
• 3.3.3 弯曲矫直机本体
• 3.4 小结
• 4 板材拉矫过程有限元分析
• 4.1 弹塑性有限元方法（ANSYS简介）
• 4.2 拉伸弯曲的有限元建模
• 4.2.1 拉伸弯曲矫直模型分析
• 4.2.2 力学模型的确定
• 4.2.3 应变强化模型
• 4.2.4 接触面相互作用的确定
• 4.2.5 单元的确定
• 4.3 金属带材拉伸弯曲有限元分析
• 4.3.1 拉伸弯曲矫直参数的选取
• 4.4 理论计算与有限元分析的比较
• 4.4.1 理论计算
• 4.4.2 理论计算与有限元分析结果对照
• 4.5 小结
• 5 论文总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献