热轧宽带钢厚度及轧制力横向分布的研究

图 9 F1 F7 机架出 口辊缝计算值与实测值比较 Fig. 9 Comparison of measured and calculated values for the F1 F7 exit roll gap
后续分析中 , 为了最大限度地保证现场生产, 在 支承辊末期进行试验, 安排在正常轧制至带尾时减
开始计算前假设轧制力的横向分布 , 进入辊系 的弹性变形计算 , 计算所得的带钢出口横截面形状 作为带钢塑性变形的初始参数 , 然后进行带钢的三 维塑性变形, 计算得出轧制力的横向分布大小 , 将其 与假设值比较, 如果在精度允许范围内不相等 , 则修 正轧制力的横向分布 , 进行下一轮的计算, 直至相等 为止。输出的最终结果有轧制力横向分布、 轧件出 口厚度分布等。
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一体化模型仿真结果
取轧制 工艺 数 据 , 来 料 厚 度 2 mm, 来 料 凸 度
0 1 mm, 带钢宽度 1200 mm, 支承辊辊径 1350m m, 工作辊辊径 760 mm, 支承辊长度 1 700 mm , 工作辊 长度 2000mm , 工 作辊直径 辊形 - 0. 2m m, 摩擦 因 数 0, 剪切屈服抗力 147M Pa, 模拟压下率增大时轧 制力变化以及弯辊力的变化对轧制力分布、 出口厚 度分布的影响如图 5~ 8 所示。 2. 1 轧制力变化影响情况 轧制力对辊缝凸度的直接影响因素主要表现在 横向刚度上 , 在其他条件不变的情况下, 研究压下率
三维变形规律 , 建立各因素与出口带钢厚度分布 之间的关系 , 可准确地进行板形 设定。基于理 论基础 , 应用影响 函 数法 实现辊系变形计算 , 三维差分法求解轧件塑性变形 , 辊系变形向轧件变形提供 出口厚度分 布 , 轧 件变形向辊 系 变形提供轧制力横向分布 , 两者相互迭代求得厚 度分布结果。结合现场实际 , 验证 了模型的准 确性 , 为在线计算 出 口辊缝提供了思路和依据。 关键词 : 板形控制 ; 三维差分 ; 轧制压力分布 文献标志码 : A 文章编号 : 0449 749X( 2011) 06 0055 05
图 8 不 同弯辊力下的辊缝凸度比较 Fig. 8 Comparison of crown of roll gap with various bending f orce
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模型的校验
利用某热轧厂轧制事故 ( 卷取掉电 ) 为契机, 对
各机架入口出口变形区进行切割取样, 用千分尺对 不同时总轧制 力从 5 928 kN 到 8878kN 时 , 轧制 压 力横向分布和辊缝凸度如图 5 和 6 所示。随着轧制 力的逐渐增大, 轧制力的分布变化很明显。在轧制 力很小的情况下 , 单位轧制力在中部可以看作是均 布的 , 而因为压下量并不大, 所以边部主要表现为宽 展 , 有横向流动的影响 , 导致边部的轧制力 减小很 出口变形区沿宽度方向的厚度进行实测 , 得到实测 辊缝值 , 另以现场工艺参数为背景, 通过模型计算值 求得辊缝, 对计算结果与实测结果做对比分析, 见图 9。可以看出模型计算值与实测离散点趋势线接近, 验证模型的正确性 , 由于现场因素复杂, 加上实测误 差 , 模型精度的验证还需要长期的实测对比分析。
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了轧件塑性三维变形模型 , 见图 2。
1. 2 辊系弹性变形模型 辊系变形计算方法借鉴了弹性基础梁法和影响 函数法的一些处理思想 , 同时又不拘泥于这两种方 法的框架, 对一些特殊问题的处理给出了较优的思 路 , 在保证计算精度的前提下大幅度提高运算速度, 可以满足辊系变形在线计算需求, 该方法主要包括 离散化处理、 轧辊弯曲和压扁的计算、 迭代计算等过 程 , 见图 3 。
速上抬各机架轧辊 , 得到全部 7 个机架完整变形区 的形状 , 记录所对应的各种工艺参数和轧制参数 , 并
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运用模型计算与实测数值对比分析 , 不断地改进模 型的预报精度。
参考文献 :
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Vo l. 46, N o. 6 June 2011
2 0 1 1 年 6 月
Iron and St eel
热轧宽带钢厚度及轧制力横向分布的研究
王连生,
摘
杨
荃,
何安瑞,
王晓晨,
刘天武
( 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 , 北京 100083) 要 : 板形是板带几何尺寸的一个重要指标 , 忽略横向变形的二维轧制理论已不能满足板形精度要求 , 掌握金属
形 , 不能准确分析和解决板带轧制中的板形和板凸 度问题 , 使得关于三维轧制理论的研究日益受到重 视。本文选择三维差分 的方法计算轧 件的塑性变 形 , 其基本思想是把变形区纵向和横向的平衡微分 方程都取差分形式 , 然后与塑 性条件、 塑性流动方 程、 体积不变条件和边界条件等联立 , 用数值法和迭 代法求出三向应力在变形区的分布[ 5 7] 。 对于宽带钢这样一个复杂的物理过程, 变形区 的变形抗力对于热轧来说是关于温度的函数 , 由于 带钢沿横向温度不均 , 带钢横向的单位变形抗力就 不能像之前认为的是常数 , 所以首先建立了温度与 变形抗力计算模型 , 见图 1, 计算出带钢的横向温度 不均对应的单位变形抗力不均, 并在此基础上建立
( National Engineer ing Research Center for A dvanced Ro lling T echnolo gy , U niver sity o f Science and T echno lo gy Beijing, Beijing 100083, China) Abstract: Str ip shape is a v ital indicator o f the geometr ic dimensions in the rolling pr ocess of strip. T wo dimensio nal ro lling theor y used pr ev iously can no t meet the present r olling r equir ement because it has no consider ations o n tr ans v erse defo rmatio n. T o master the three dimensio nal defo rmatio n reg ular and est ablish the relationship betw een exit thickness and var ious technolog ical facto rs is the mo st impo rtant thing for sett ing up contro l o f shape. Based on the relat ive theor y, ro ll defor matio n w as ca lculated by influence function and the str ip plastic def ormat ion was also cal culated by the thr ee dimensional functio n. T he r esult o f r oll defo rmatio n can pro vide ex it thickness t ransv erse distr i bution fo r strip plastic defo rmatio n, simila rly the strip calculation r esult can pro vide ro ll pressur e to roll defo rmation calculatio n, and finally iterations ar e co mpleted by sever al loops within a certain accuracy scope. Combined w ith pr act ical situatio n, the model accur acy w as verified, further the model calculatio n can lay so lid foundatio ns fo r on line calculation of r oll g ap. Key words: shape co nt rol; thr ee dimensional differ ence; rolling pressur e distr ibut ion
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而辊系变形所需的轧制力横向分布将由轧件塑性变 形模型给出, 因此两者将通过迭代运算联系起来, 见 图 4。
图4 Fig. 4
轧辊轧件一体化流程图 with roll and strip
Process of calculation integrating
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模型的wenku.baidu.com究
轧件塑性变形模型 传统的二维轧制理论由于不考虑金属的横向变
基金项目 : 国家高技术研究发展计划 ( 863 计划 ) 资助项目 ( 2009A A 04Z163) 作者简介 : 王连生 ( 1984 ) , 男 , 博士生 ; E mail: w angl ians hen g2002@ sina. com; 收稿日期 : 2010 09 04
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大 ; 而轧制力在7 379 kN 时 , 基本可以看成是等比例 压下, 轧制力基本可以看出是均布的 ; 而轧制力达到 最大时 , 轧辊的挠曲很大 , 边部的轧制 力会变得很 大。对于辊缝而言 , 随着轧制力的增大, 出口凸度会 变大。 2. 2 弯辊力变化影响情况 随着弯辊力的增大 , 轧制力的分布越来越明显, 尤其是带钢的边部的轧制力减弱的更大 , 见图 7; 同 时 , 伴随着弯辊力的增大, 辊缝凸度由大变小 , 由于 弯辊力达到 1200 kN, 辊缝凸度变为正值 , 见图 8。
图3
在线辊系变形计算流程图
Fig. 3 Process of on line roll deformation calculation
1. 3 轧辊轧件一体化模型 在本文所建立的一体化轧制模型中, 轧件的塑 性变形和轧机辊系变形分开计算, 但轧件塑性变形 所需的出口带钢横截面形状由辊系变形结果决定,
板形控制理论主要包括轧件三维弹塑性理论、 辊系变形理论、 轧后带钢失稳理论。目前对于轧辊 的弹性变形以及轧件的弹塑性变形计算大多都是作 为 2 个独立的模型分别求解, 而对于模型之间彼此 的联系涉及甚少 , 这固然能获得满意的计算精度, 但 对于板形控制不能形成一个整体 , 达不到控制的效 果。本文在理论分析的基础上 , 结合现场实际 , 建立 了轧件和轧辊一体化仿真模型 , 为在线计算出口辊 缝凸度提供了思路和依据 [ 1 4] 。
Thickness and Transverse Distribution of Roll Pressure for Hot Rolled Wide Strip
WANG L ian sheng, YANG Quan, H E An rui, WANG Xiao chen, L IU T ian w u