优特钢棒材连轧过程的有限元分析

《优特钢棒材连轧过程的有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、武汉科技大学硕士学位论文第5页回

2、r匝亟圃I困1L囤l臣圃J，圈l回J，回J，回图1．1武钢棒材厂生产工艺流程图1．4研究目的和研究意义1．4．1研究目的本课题的研究目的是基于ANSYS／LS．DYNA有限元分析平台，针对武钢棒材厂生产①18圆钢的工艺特点，以现场实际情况为依据，模拟轧制过程中轧件温度场、几何尺寸及各道次的力能参数等，并在此基础上对比分析轧件在两种不同圆孔型中的金属流动规律和应力应变场，从而为选用合理的精轧孔型提供依据。另外，通过各道次轧制力和轧制力矩变化情况分析的机架间的堆拉状态，并对轧机转速进行调整，进而改变轧制中的堆拉

3、系数，优化金属秒流量关系，使生产工艺更加合理，从而改善产品的表面质量和尺寸精度，提高企业经济效益，对实际生产具有重要的指导意义。1．4．2研究内容本课题主要是解决棒材厂用现有轧制普碳圆钢的连轧生产线轧制优特钢时，成品尺寸精度偏低、表面质量差，以及粗中轧机组在轧制过程中能耗过大等现象。本课题包括以下几方面内容：(1)建立轧制过程中的有限元模型。建立一个准确、完整的有限元轧制模型是该课题的研究基础。根据坯料尺寸和轧辊尺寸建立有限元模型，兼顾计算机的实际运算能力，对模型进行适当的简化，并进行网格划分。(2)确定各种热物性参数及边界条件，求解仿真结

4、果。第6页武汉科技大学硕士学位论文按照现场生产的工艺过程设置,LStJ参数，并考虑现场实际存在的影响因素，对一些工艺参数进行修改。建立适当的边界条件，对轧制过程进行模拟。(3)对模拟仿真结果进行分析，对工艺参数进行优化。计算分析轧制过程的温度场、应力场，并在此基础上对比分析轧件在两种不同圆孔型中的金属流动规律和应力应变场，从而为选用合理精轧孔型提供依据。另外，分析,LStJ过程中机架间的堆拉关系，并与现场数据进行对比验证，并对轧机转速进行调整，优化堆拉系数，进而改变轧制中的堆拉状态，使生产工艺更加合理。1．4．3研究意义当前，尽管我国早已成

5、为世界第一钢铁大国，但从世界技术蓬勃发展的新形势看，我们的技术水平还很落后，很多设备都需要进口，并且产品的品种、质量和经济指标与先进生产国之间存在着不小的差距。这种现状对于正处于经济和钢铁工业飞速发展的中国来说，既是机遇也是挑战。棒材产品在国民经济建设中的使用十分广泛，是我国钢产量中比重较大的一类品种。一个现代化的棒材生产线，不仅要实现从坯料到成品的塑性形变，保证产品的尺寸公差、表面质量和性能要求，还应以最低的生产成本生产出具有最高质量的产品。在棒材生产过程中，为正确确定各架轧机的*LSfJ规程，必须要确定合理的堆拉状态，即在一定CL$IJ

6、条件下的金属秒流量均衡，一般可以采用改变孔型尺寸和调整轧机转速的方法来实现。对于连轧机，改变孔型尺寸影响范围较大，在轧件尺寸变化大时比较适用；当轧件尺寸变化小时，并保持现有孔型不变的基础上，对生产工艺进行优化，就需要用改变轧机转速的方法。在棒材生产中，由于螺纹钢生产线技术门槛低，投资少，见效快，目前国内生产厂家众多，市场竞争压力大。武钢棒材厂的生产线的设计产能难以形成规模效应，生产成本偏高，缺乏市场竞争力，继续坚持螺纹钢生产前景并不乐观。据相关资料统计，目前国内优特钢与粗钢的比例约为14％，而同本，欧美国家等已经在18％以上。对于优质合金钢

7、等特殊用途棒材产品，如汽车用弹簧钢、齿轮钢、轴承钢、高强度紧固件用钢以及不锈钢等制品用钢材，国内的生产能力还有一定的缺口，产品的品种规格、质量还不能完全满足用户的要求。另外，武钢对优特钢具有较强的研发能力，且上游产品铸坯的质量能得到有效地保证。这对开发和生产优特钢创造了有利的条件。因此，开发和生产优特钢是该厂发展的必然趋势，也是生存和发展的需要。近几年，棒材厂先后丌发和生产了优质碳素钢、齿轮钢、轴承钢和工程结构钢等钢种，并将优特钢产量所占比例提高到一半以上。但是，现有的孔型设计仅限于①40以下的产品，无论是钢种还是规格都非常有限。据市场调查

8、，国内的优特钢市场消费量030～80约占60％，因此棒材厂应根据市场需求，利用现有生产线的基础上尽可能开发优特钢品种、扩大产品规格范围。另外，鉴于该生产线是按生产螺纹钢筋及普通碳素钢等建筑用材设计的，现有的孔型系统和工艺制度已经成为制约优特钢生产的瓶颈，所以也有必要进行探索和开发新的孑L型系统和合理的工艺制度。经查阅大量资料可知，在棒材生产领域，国内外学者利用有限元方法对孔型系统进行武汉科技大学硕士学位论文第7页分析和优化设计进行了大量的研究工作【52。581。高速棒材轧制过程是靠高速旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件拖进辊缝，并使之受

9、到压缩产生塑性变形的过程，轧制要在两个方向上加工，轧制过程要不断翻钢，在模拟过程中，能够充分把握金属流动规律。在此基础上能进行更准确的孔型分析和优化设计。这也是棒材生产利用有限元