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1、板带钢热张力连轧过程的数值模拟TotalNo.186冶金设备总第186期April2011METALLURGICALEQUIPMENT2011年4月第2期板带钢热张力连轧过程的数值模拟①王瑞海②王宝峰李建超贾宇罗龙(内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010)摘要在实际的板带轧制生产过程中,轧件内部的金属流动情况是很难通过实验的方法得到.利用ANSYS/LS—DYNA显式动力分析软件,在热连轧过程中张力对轧件内部的金属流动影响进行了有限元模拟.对板带材轧制过程中节点的位移矢量和轧制力进行分析,得出了张力对轧件内部金属流动的影响规律,计算结
2、果与现场数据基本吻合,可以为轧制工艺的制定提供参考依据.关键词张力热板带轧制金属流动有限元影响规律’中图分类号TG333.7文献标识码ASimulationofTensioninHotStripRollingWangRuihaiWangBaofengLiJianchaoJiaYuLuoLong(InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology,Baotou014010)ABSTRACTAsitisdifficulttoobtaintheinternalmetalmovementoftherollingpi
3、ecebyexperimentalmeth—odsintheactualhot—striprollingproductionprocess.ANSYS/LS—DYNAasthelarge?scalefiniteelementanalysissoftwareisappliedtoSimulatetheInternalmetalmovementoftherollingpieceinhotstriprollingProcesswithdiffer—enttension.Obtaintheinternalmetalmovementoftherolling
4、pieceInfluenceofTensionfromtheanalyzesofnodedisplacementvectorandrollingforce.Resultprovedcoincidewiththespotdata,canbeformulatedasareferencedur—ingtherollingprocess.KEYWORDSTensionHotstriprollingprocessIntemalmetalmovementFiniteelementInfluencelaw1引言板带钢的轧制过程,是一个集大变形,非线性(它包含了
5、材料的非线性,几何非线性,边界接触的多重非线性)于一体的复杂变形过程,很难通过数学公式来准确的推导….轧制过程中诸如内部金属流动,局部应力应变情况分布(板带轧制过程中直接影响到板带材的终轧质量)不易通过实验进行研究.随着现代化工业对板带材的质量(主要是板型)要求不断提高,如何准确预测板型(包括板凸度,翘曲度等)的变化成为了现今板带轧制的重要研究方向’.本文通过大型显式动软件ANSYS/LS.DY.NA,运用弹塑性有限元法对板带轧制的过程进行有限元模拟,并对计算结果进行对比分析.2轧制过程有限元模拟以某钢厂热连轧1200mm轧机机组中的四辊轧机为原
6、型,进行仿真模拟.在轧制过程中,给轧件一个轧向的初速度,在轧件与工作辊接触时,轧件在摩擦力的作用下实现咬人,轧件在进入辊缝时发生塑性变形,轧件在前端施加有前张力,尾部也有后张力,用以保证轧件的质量.通过施加不同的张力条件,对其结果进行对比分析,得出不同张力对板带变形及轧制力的影①内蒙古自然科学基金资助项目(2009BS0803)②作者简介:王瑞海,男,1983年生,内蒙古科技大学,硕士,主要研究方向:板带轧制数值模拟及工艺优化一13—总第186期冶金设备2011年4月第2期响,分析并得出结论.2.1模型的建立由于板带轧制过程的模型是上下左右对称的
7、,为了节省计算时间,取轧件总体的模型的1/4作为研究对象.为了让模型能够更好的模拟轧辊在轧制过程中的工作辊变形情况(包括工作辊的挠曲变形,轧辊的弹性压扁),把轧辊选作弹性体.在模型中轧辊辊身与轧件均采用8节点6面体的solid164实体单元.模型参数见表1.表1基本参数表图1轧制过程中的实际模型图2四分之一简化模型本文在划分网格时,单元化成六面体单元,减少四面体单元的使用(四面体单元容易引起网格畸变),以提高计算精度,网格划分情况见图3及图4.图3模型网格划分情况2.2接触问题两个接触对(轧件和工作辊辊身,工作辊辊一14一身与支承辊辊身)均采用库
8、伦摩擦原则,采取自动面面接触(ASTS命令).图4轧件网格划分情况3模拟结果及分析3.1前后张力对板型变化的影响在板带轧制过程中,采取张
