穆天嘯 張 磊 王懷濤 王曉群 王紅玲

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心，河南 鄭州 450001）

光整過(guò)程中壓下量與帶鋼表面之間的關(guān)系分析

穆天嘯 張 磊 王懷濤 王曉群 王紅玲

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心，河南 鄭州 450001）

軋制力是軋鋼生產(chǎn)過(guò)程中的重要的原始參數(shù)，它直接關(guān)系到工藝制度的制定、產(chǎn)品質(zhì)量的提高、范圍的擴(kuò)大以及設(shè)備潛力的合理發(fā)揮。而影響軋制力的主要因素是多方面的，如壓下量。本文應(yīng)用有限元分析軟件對(duì)帶鋼冷軋過(guò)程進(jìn)行了模擬，并討論分析在不用壓下量下帶鋼表面應(yīng)力分布情況，找出影響帶鋼表面質(zhì)量的原因，為提高帶鋼表面質(zhì)量提供參考。

光整機(jī)；軋制力；壓下量；有限元

近幾年來(lái)，隨著家電，汽車等行業(yè)的發(fā)展壯大，使得國(guó)內(nèi)外對(duì)鋼材的需求不斷加大，特別是對(duì)鍍鋅板產(chǎn)品的需求不斷增加，國(guó)內(nèi)很多鋼鐵企業(yè)不斷引進(jìn)并投產(chǎn)熱鍍鋅機(jī)［1］。為了提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量和產(chǎn)品的機(jī)械性能，提高冷軋鍍鋅板的光潔度和質(zhì)量，絕大部分冷軋生產(chǎn)線中都設(shè)置了光整機(jī)［2］。在光整過(guò)程中，影響軋件質(zhì)量最主要的軋制工藝參數(shù)就是軋制力，因此，研究軋制力對(duì)了解冷軋帶鋼表面質(zhì)量有一定的參考［3］。

1　三維有限元模型概述

本文以國(guó)內(nèi)某冷軋廠光整機(jī)系統(tǒng)為例，建立三維動(dòng)態(tài)有限元模型，其中帶鋼和軋輥的相關(guān)幾何參數(shù)如表1。

在整個(gè)模型的建立過(guò)程中，采用通用三維光整軋制有限元模型，由于帶鋼在光整過(guò)程中具有一定的對(duì)稱性，為了提高模型的計(jì)算精度，減少計(jì)算單元，取模型的一半?yún)^(qū)域進(jìn)行研究，對(duì)稱面與帶鋼平面平行設(shè)置，位于帶鋼中間位置。在動(dòng)態(tài)模擬中，輥縫是恒定的，軋制力的施加是通過(guò)調(diào)節(jié)兩工作輥之間輥縫的距離。

由于在建模過(guò)程中需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，且十分容易出錯(cuò)，為了節(jié)省建模時(shí)間，本文采用VB編程語(yǔ)言，建立一套自動(dòng)生成程序［4］，通過(guò)智能的交互界面，輸入模型的相關(guān)參數(shù).程序根據(jù)所輸入的參數(shù)，自動(dòng)生成相應(yīng)的模型［5］，節(jié)省了建模所需的時(shí)間，自動(dòng)生成程序界面見(jiàn)圖1。

表1　模型中帶鋼和軋輥幾何參數(shù)

通過(guò)該自動(dòng)生成模型生成三維有限元模型如圖2。

圖1　光整軋制有限元模型生成程序運(yùn)行界面

圖2　光整機(jī)有限元模型

2　仿真分析

分別調(diào)整壓下量為0.02mm、0.04mm和0.06mm，提交作業(yè)進(jìn)行運(yùn)算，得到帶鋼表面在不同壓下量之下應(yīng)力分布如圖3所示。

圖3　帶鋼表面在不同壓下量之下應(yīng)力分布

從圖3中可以看出，隨著壓下量的增大，即軋制力的增加，帶鋼表面應(yīng)力也隨之增大，當(dāng)壓下量為0.02mm時(shí)，帶鋼邊部應(yīng)力波動(dòng)很大，中間波動(dòng)平穩(wěn)，波動(dòng)區(qū)域最大應(yīng)力值與穩(wěn)定區(qū)應(yīng)力值相差47 MPa，當(dāng)壓下量為0.04mm時(shí)，邊部應(yīng)力波動(dòng)逐漸趨于平穩(wěn)，最大應(yīng)力幅值與穩(wěn)定區(qū)域應(yīng)力值相差24MPa，當(dāng)壓下量為0.06mm時(shí)，邊部應(yīng)力波動(dòng)已明顯平穩(wěn)，最大應(yīng)力值與穩(wěn)定區(qū)域應(yīng)力值相差僅有10MPa，因此，當(dāng)壓下量增大，可以很有效的控制邊部應(yīng)力的波動(dòng)情況。

圖4　帶鋼表面應(yīng)力分布云圖

當(dāng)壓下量為0.06mm時(shí)，帶鋼表面應(yīng)力云圖如圖4所示。

從應(yīng)力云圖中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓下量為0.06mm時(shí)，帶鋼兩側(cè)應(yīng)力與中部應(yīng)力并無(wú)太大差別，說(shuō)明當(dāng)壓下量為0.06mm時(shí)，可有效的降低色差發(fā)生的程度與寬度，使色差現(xiàn)象得到明顯的改善。

3　結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)VB編制了帶鋼光整軋制過(guò)程有限元模型自動(dòng)生成運(yùn)行程序，大大縮短了光整軋制過(guò)程動(dòng)態(tài)有限元模型的前處理時(shí)間，從根本上避免了建模過(guò)程中錯(cuò)誤的出現(xiàn)，采用彈塑性接觸有限元法對(duì)帶鋼的光整過(guò)程進(jìn)行模擬，分析帶鋼表面應(yīng)力與壓下量之間的關(guān)系。結(jié)果表明，隨著壓下量的增加，帶鋼表面應(yīng)力整體增加，但是邊部應(yīng)力波動(dòng)情況隨著壓下量的增加出現(xiàn)明顯趨于穩(wěn)定。由于軋制力隨著壓下量的提高而提高，因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可以適當(dāng)?shù)奶岣哕堉屏?lái)防止帶鋼表面色差現(xiàn)象的出現(xiàn)。

［1］楊曉東.淺析四輥光整機(jī)的軋制缺陷［J］.有色金屬加工，2011，40（1）：21-22.

［2］多旗，初元璋.不銹鋼表面條痕色差缺陷的分析［J］.河北冶金，2007，（2）：22-25.

［3］鐘聲.冷軋薄板表面缺陷產(chǎn)生原因綜述［J］.四川冶金，2007，29（3）：23-25.

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［5］張雪娜，張小平，何宗霖，等.基于Marc二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的板帶軋制過(guò)程模擬［J］.機(jī)械工程與自動(dòng)化，2008，2（1）：62-64.

Analysisof theRelationship between theReduction and Strip Steel Surfacein theFinishing Process

Mu Tianxiao Zhang Lei Wang Huaitao Wang Xiaoqun Wang Hongling（Patent Examination Cooperation Henan Center of the Patent Office，
State Intellectual Property Office，Zhengzhou Henan 450001）

Rolling force is an important raw parameter in the steel rolling production process，which is directly related to the formulation of process system，the improvement of product quality，the expansion of scope and the reasonable development of equipment potential.And the main factors affecting the rolling force are various，such as the reduction. In this paper，the finite element analysis software is adopted to simulate the strip cold rolling process and the strip surface stress distribution is discussed without reduction，to find out the reasons affecting the strip surface quality，and provide a reference for improving the strip surface quality.

light machine；rolling force；reduction；finite element

TG333

A

1003-5168（2015）12-0022-3

2015-12-5

穆天嘯（1988.5-），男，碩士，研究實(shí)習(xí)員，研究方向：軋制成型。