钢轨万能精轧过程的三维弹塑性有限元模拟.pdfVIP

钢轨万能精轧过程的三维弹塑性有限元模拟 原思宇李广龙高冰李文斌赵坦 （鞍钢股份技术中心，鞍山 114009） 摘 要 借助有限元分析软件MSC.Marc，采用三维热-机耦合弹塑性有限元模型，对钢轨万能精轧过程进行模拟分 析。采用真实尺寸建立模型，以UR-EF-UF 三机架连轧过程为研究对象。主要研究了连轧变形过程万能轧机各道次 的加工特点，结果表明，不同机架在轧制过程中对轧件的不同部位进行加工，UR 轧机主要对轨头、轨腰和轨底进 行加工，EF 轧机主要对轨头和轨底的端部进行加工，UF 轧机最后对轨形进行精确控制。将模拟结果与实验结果进 行比较，两者吻合较好，验证了模型的准确性。 关键词 钢轨 万能精轧 三维 有限元模拟 3DElastic-PlasticFESimulationoftheUniversalFinish RollingProcessofRail Yuan Siyu Li Guanglong Gao Bing Li Wenbin Zhao Tan (Angang Steel Company Limited Technology Centre, Anshan,114009) 1 Abstract Applying FE software MSC.Marc, this paper deals with modeling the universal finish rolling process of rail with 3D thermal-mechanical coupled elastic-plastic FE model. Three-stand rolling process of UR-EF-UF is studied with the actual dimensions. The characters of different stands in the continuous rolling process of universal roll are different positions that worked at. UR stand mainly works at rail head, rail waist and rail base, EF stand works at the boundary of rail head and rail base, UF stand controls the final shape of rail accurately. The good agreements between the simulation results and experimental results show the accuracy of the FE model. Key words rail, universal finish rolling, 3D, FE simulation 1 引言 随着我国高速铁路的飞速发展，作为铁路建设的重要组成部分——钢轨被要求具有高的表面质量、高的 平直度、高的尺寸精度以及高的洁净度[1] 。采用100 定尺钢轨以及高的质量要求是现代化高速铁路平稳、舒 适和安全行车的基本前提[2] 。目前钢轨生产主要以万能轧机对钢轨进行最后的精轧作业。万能轧机由三机架 组成，包括全万能孔型UR 轧机，轧边机E 轧机，以及半万能孔型UF 轧机[3] 。钢轨在最后一道次的加工过 程需要经过万能轧机的三机架热连轧过程，这也将决定轧件最后的尺寸精度以及质量。为了深入了解最后一 道次轧件的加工变形过程，需要建立三机架连续轧制过程有限元模型。本文基于实际工艺参数，应用大型有 限元软件MSC.Marc 建立全三维热-机耦合有限元模型，模拟钢轨最后一道次连续轧制过程，得到各道次轧 辊对轧件的加工变形作用、轧件的变形规律等，为实际轧制过程中更好地消化和吸收国外引进设备和工艺， 进一步提高质量控制精度提供理论依据。 原思宇，女，博士，高级工程师，从事金属塑性加工过程的数值模拟研究，xfr_ysy@163.com 8-78 第八届（2011 ）中国钢铁年会论