中厚板平面形狀控制的實驗與數(shù)值模擬研究.pdf

1、平面形狀控制技術(shù)在提高中厚鋼板成材率方面潛力巨大，目前通過實驗和理論分析方法研究平面形狀控制過程，已經(jīng)取得了巨大進展。由于中厚板軋制過程包含了成形、展寬、精軋三個階段，并要進行平面形狀控制，所以它包含了可逆軋制、轉(zhuǎn)鋼軋制、變厚度軋制、變寬度軋制和立輥—平輥接續(xù)軋制等各類復雜的操作過程。正是由于這種復雜性，對于中厚板軋制過程的研究，包括平面形狀控制的研究，尚留有較大空間。 本文基于目前有限元研究成果，利用FEM商業(yè)軟件ANSYS/

2、LS-DYNA和立輥—平輥實驗機組，全面研究了包含各類復雜變形情況的中厚板軋制的全過程。論文主要工作和進展如下： (1)利用ANSYS/LS-DYNA軟件的三維計算和接觸判斷等功能，對單向、單道次平輥軋制和單向、單道次立輥軋制進行了模擬計算。以此為基礎(chǔ)，利用軟件提供的節(jié)點數(shù)據(jù)更新、坐標變換和時間—速度(加速度)載荷、時間一位移載荷設(shè)定等功能，實現(xiàn)了對多道次往復軋制、轉(zhuǎn)鋼軋制、變厚度軋制、變寬度軋制和立輥—平輥接續(xù)軋制等過程的模擬

3、計算。為實現(xiàn)對包含各類復雜操作的中厚板軋制的全程模擬計算奠定了基礎(chǔ)。 (2)參照現(xiàn)場生產(chǎn)條件，通過對普通立輥—平輥接續(xù)軋制過程的模擬計算，研究了中厚板立輥軋邊時板坯橫斷面上各節(jié)點速度變化特點、“狗骨”高度比率的變化規(guī)律；分析了立輥形狀對軋制過程穩(wěn)定性及軋后板坯斷面形狀的影響；得到了各階段軋制工藝參數(shù)對軋后鋼板平面形狀的影響規(guī)律。 (3)在普通立輥軋制模擬基礎(chǔ)上，進行了變寬度立輥軋邊及隨后平輥軋制過程的模擬計算，分析了短行

4、程控制參數(shù)對軋后板坯平面形狀、頭尾剪切長度和切邊量的影響，得到了短行程控制參數(shù)的取值范圍。 (4)通過對中厚板普通平輥軋制過程的模擬計算，分析了沿板坯一個方向和兩個方向軋制時，軋后鋼板平面形狀變化特點，得出了軋制工藝參數(shù)對鋼板平面形狀的影響規(guī)律。 (5)在普通平輥軋制模擬基礎(chǔ)上，進行了變厚度平輥軋制過程的模擬計算。將縱向斷面厚度的各種復雜變化曲線簡化為多階段上坡(變厚)軋制和下坡(變薄)軋制的組合。研究了上坡(變厚)軋制

5、和下坡(變薄)軋制兩種情況下的金屬前滑規(guī)律，建立了相應(yīng)的前滑計算公式，為進行MAS軋制、楔形件軋制模擬研究時軋制速度與壓下速度的協(xié)調(diào)控制及設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。 通過對成形MAS軋制過程的模擬計算，分析了正楔形和反楔形MAS軋制特點，得出了楔形軋制參數(shù)對成品鋼板邊部形狀的影響規(guī)律。 (6)在寶鋼技術(shù)中心具有液壓壓下機構(gòu)的立輥實驗軋機和水平實驗軋機上，通過建立軋制長度與光電編碼器輸出脈沖數(shù)之間的關(guān)系模型，實現(xiàn)了軋件位置跟蹤和

6、軋制過程的計算機控制。通過控制平輥實驗軋機液壓缸運動，使液壓壓下速度與軋件運動速度匹配，在水平實驗軋機上實現(xiàn)了變厚度軋制過程的自動軋制。 采用工業(yè)純鉛作為模擬材料，在上述實驗機組上，進行了中厚扳立輥—平輥接續(xù)軋制和MAS軋制等二組實驗。研究了立輥—平輥接續(xù)軋制和MAS軋制過程中金屬變形特點、軋制方式和工藝參數(shù)對軋后試樣平面形狀的影響規(guī)律。用實驗結(jié)果驗證了對普通平輥軋制、變厚度軋制、普通立輥軋制及立輥—平軋接續(xù)軋制過程進行有限元模

7、擬研究的準確性和可行性。 (7)在由東北大學參加建設(shè)的首鋼中厚板廠3500四輥軋機上，按照實際生產(chǎn)條件和要求，在計算機控制下進行了二組正楔形成形MAS軋制的現(xiàn)場實驗。并按現(xiàn)場實驗條件進行了模擬計算。計算結(jié)果與現(xiàn)場實驗結(jié)果吻合較好，驗證了有限元模擬計算結(jié)果的正確性及用其指導現(xiàn)場生產(chǎn)的可行性。 通過對包含各類不同操作的中厚板軋制的全程模擬，研究了工藝參數(shù)、軋制方式對鋼板最終平面形狀的影響，為低成本、高效能地生產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)良的中厚