热轧板坯头部弯曲的机理及改善方法研究

作     者：李顺华 

作者单位：武汉科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕勇

授予年度：2011年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：板坯轧机 头部弯曲 非对称轧制 热力耦合 有限元法 

摘      要：由于诸多不对称的因素,板坯在轧制中会使得其头部向某个方向弯曲,这对板带材板形质量和轧机都会造成不良影响。本文基于动态热-力耦合刚塑性有限元法对热轧粗轧R1轧机的轧制过程进行了模拟仿真,探索了板坯头部弯曲的规律和机理。在仿真结果基础上,提出了现场工艺参数调整方案。 论文的主要研究成果如下: (1)运用板坯轧制前后体积不变的原理推导了轧制线高度差、轧辊直径差及板坯上下表层温度差与板坯头部弯曲关系的数学表达式,并为有限元仿真参数的选定提供依据。 (2)采用动态热-力耦合刚塑性有限元方法,分析了轧制参数对轧件板头弯曲量的影响规律。对与板坯头部弯曲有关的几种典型影响因素——板坯内温度分布不均匀、上下轧辊直径差以及轧制线高度等与板坯头部弯曲之间的关系进行了深入研究。 当板坯上下表层温度分布不均时,导致了板坯上下表层的变形抗力不同,板坯头部向变形抗力大的一侧(即低温侧)弯曲;轧制线高度小于零时,板坯头部向上弯曲,反之亦然,并且随着轧制线高度不对称程度的增加,板坯头部弯曲的弯曲量也越大;当上下轧辊直径不相同时,板坯头部向小辊径一侧弯曲。通过模拟仿真得到了在单个因素作用下的板坯头部弯曲量的影响曲线。 (3)在单个因素的影响曲线和前人定性分析的基础上,综合考虑了板坯上下表层温度差、轧制线高度、轧辊直径差对板坯头部弯曲的影响。通过对各种影响因素的合理搭配对R1轧机轧制过程进行模拟仿真,仿真结果与现场实验结果相吻合。 运用有限元仿真技术定量分析了单个因素对板坯头部弯曲的影响规律,在此基础上,耦合分析了多个影响因素对板坯头部的作用,通过仿真结果得到有利于生产的轧制工艺来指导实际生产工作,减少了板坯头部的弯曲量,提高了生产效率。