64B10.减定径轧制张力的影响有限元模拟研究-安徽工大王会廷.pdfVIP

2007 年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007 年 5 月 沈阳 张力对减定径轧制中轧件变形影响的有限元分析 王会廷，章 静，阎 军 （安徽工业大学材料科学与工程学院，安徽马鞍山 243002 ） 摘 要：运用有限元软件分析了高速线材减定径连轧过程，探讨了张力对轧件变形及宽展的影响，尤其是对轧件头、 尾尺寸的影响。得到了轧件宽展和张力之间的定量关系，指出轧件尾部更易于产生过充满而形成耳子，为减定径连 轧张力的正确设定提供了依据。 关键词：高速线材，减定径，张力，宽展 Finite Element Analysis of Tension Effect on Deformation in the RSM Rolling Process WANG Huiting, ZHANG Jing, YAN Jun (School of Materials Science and Engineering, Anhui University of Technology, Ma’anshan 243002, china) Abstract: The effect of interstand tension on workpiece spread and deformation in high-speed wire reducing and sizing process was studied with using of the finite-element method, especialy on the size of the head and end of the workpiece. The quantitative relation between spread and interstand tension was presented. The result have also shown that the flap defect is apt to develop on the end of the rolled rod during wire rolling. Which provide a basis for setting continuous rolling tension properly. Key words: high-speed wire; reducing and sizing mill; tension; spread 1 引言 张力是连轧生产中的重要工艺参数，张力设置不当易使轧件头尾尺寸产生超差现象，这也是线 材头尾易产生折叠缺陷的主要因素。目前高质量的线材轧制中都普遍采用了减定径机组，减定径机 组（RSM ）一般由四架MORGAN TEKISUN 轧机组成[1] 。减定径是高线轧制成品的最后4 个道次， 对最终产品质量有十分重要的影响。本文采用三维有限元软件 MSC.Marc 对高速线材减定径连轧过 程进行了分析，研究了减定径机组中张力对宽展的影响，确定了张力和宽展变化的数量关系，为连 轧张力的设定和控制提供了依据。 2 有限元计算模型及边界条件 对于减定径机组建立了热力耦合两道次有限元连轧模型，根据轧辊、轧件及加工工艺的对称性， 选取 1/4 轧件为模拟对象，轧件定义为弹塑性变形体。选择八节点六面体单元划分网格，轧辊定义 为刚性接触体。各道次首先按生产实际轧制规程设置轧制参数，然后通过改变相邻架次的轧辊转动 角速度，改变连轧关系。减定径前三道次轧制孔型如图 1 所示。研究后张力影响时，采用图 1 中 （a ）、 （b ）椭— 圆孔型；研究前张力的影响时，采用图 1 中（b ）、（c ）圆—椭孔型。机架间距 230mm ， 轧件长度 500mm。 材料采用中碳钢，边界条件包括轧件与轧辊间接触面上的传热边界条件和摩擦边界条件。由于 轧件与周围环境的对流与辐射换热，高温轧件与轧辊的接触热传导，同时轧件本身由于塑性变形会 产生温升以及轧件与轧辊摩擦会产生热，计算时接触热传导系数取 25kW/(m2 · ℃) ，热辐射率为 0.88， 热功转换系数取 0.9，轧制开始温度为 900℃。摩擦采用库仑摩擦，其值取0.35 。