板带钢热张力连轧过程的数值模拟.docVIP

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 王瑞海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A SimulationofTensioninHotStripRolling WangRuihaiWangBaofengLiJianchaoJiaYuLuoLong (InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology,Baotou014010) ABSTRACTAsitisdifficulttoobtaintheinternalmetalmovementoftherollingpiecebyexperimentalmeth— odsintheactualhot—striprollingproductionprocess.ANSYS/LS—DYNAasthelarge?scalefiniteelementanalysis softwareisappliedtoSimulatetheInternalmetalmovementoftherollingpieceinhotstriprollingProcesswithdiffer— enttension.ObtaintheinternalmetalmovementoftherollingpieceInfluenceofTensionfromtheanalyzesofnode displacementvectorandrollingforce.Resultprovedcoincidewiththespotdata,canbeformulatedasareferencedur— ingtherollingprocess. KEYWORDSTensionHotstriprollingprocessIntemalmetalmovementFiniteelementInfluencelaw 1引言 板带钢的轧制过程,是一个集大变形,非线 性(它包含了材料的非线性,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) 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,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