考虑冷轧板材入口和出口弹性变形的接触弧长度的确定及轧制力计算

本文提出一个不仅考虑轧辊弹性变形,而且还考虑冷轧板材入口和出口弹性变形对接触弧长度影响的接触弧长度精确计算公式。因为精确确定轧辊和轧件相接触的接触弧长度,有助于对冷轧过程的进一步认识,使理论能更符合冷轧过程的物理变化规律。并在该公式的基础上,又提出一个简便而较精确的轧制力计算方法——图表法和解析法(简化公式)。上述公式和计算方法不仅适用于薄带钢和超薄带钢,而且还适用于铝箔等有色金属薄带材和箔材的计算。为冷轧工艺和冷轧机设计等一般工程计算提供了方便的条件,并给出较为符合实际的计算结果。此外,对合理选择冷轧机的工作辊直径和确定薄带材尤其是超薄带材的最小可轧厚度以及为电子计算机控制提供精确而又简便的数学模型,对提高轧制力予报精度,减少计算机的内存占用量,提高在线的运算速度,都有着重要的实际意义。     

冷连轧第5机架轧制力模型

在冷连轧轧制过程中,综合考虑轧件、轧辊的弹性变形和轧件的塑性变形,将轧件的受力变形区分为:入口弹性变形区、塑性变形区和出口弹性变形区·采用数值积分法,迭代计算入口弹性变形区和塑性变形区的轧制力,用出口区单位压力分布曲线围成的面积和轧件宽度的乘积近似计算出口弹性变形区的轧制力,两者求和即得到第5机架轧制力计算模型·用现场记录的不同钢种和规格的多组数据进行仿真计算,结果表明,该模型满足冷连轧生产轧制力预计算所需的精度要求·     

冷轧板材接触弧长度的确定及轧制力计算

本文从轧辊和轧件的弹性变形出发,提出一个简便而精确的接触弧长度计公算式。在此基础上又提出了简便而又较为精确的轧制压力计算方法——图表法和解析法(简化公式)。并又提出一个考虑轧辊辊身端部弹性接触压力的铝箔轧制压力计算公式。上述公式不仅为一般工程计算提供了方便的条件和较为符合实际的结果,并为电子计算机控制提供简便而又较为精确的轧制压力数学模型,对提高轧制力予报精度,减少计算机的内存占用量、提高在线的运算速度,都有着重要的实际意义。     

铝箔轧制力的计算

从铝箔轧制过程的实际出发,提出一个能够反映铝箔轧制过程物理变化规律的计算铝箔轧制力公式。本公式考虑铝箔入口和出口弹性变形和轧制铝箔两侧轧辊辊身端部弹性接触压力对轧制力的影响。本公式计算精确而且简便。     

冷轧带钢接触变形区长度的计算

确定冷轧带钢轧制力时,必须考虑在变形区中因轧辊弹性压扁而使变形区长度增大这一因素。尤其是,当变形抗力超出50公斤/毫米~2时,在接触变形区中轧辊辊面产生的弹性压扁是不容忽视的,有时它能使接触变形区长度与不考虑压扁时的相比增长一倍以上。往往由于不能准确的决定出接触变形区长度,而得不到比较可靠的轧制力能参数,从而影响正确的进行设备设计和工艺制度的制定。早在三十年代,J.Hichcock[1]就提出了计算考虑轧辊弹性压扁时接触变形区长度和     

异步冷轧轧制压力的近似解

本文运用平面应变剪切压缩模型导出了异步冷轧轧制力的近似上界解和全面考虑轧辊与轧件弹性变形的计算机辅助下界解,阐明了异步轧制降低冷轧压力的机理并给出了可供工程分析、计算之用的理论公式。本解的分析表明,异步冷轧的降力作用随两工作辊的差速比 i,摩擦系数μ及辊径与轧件厚度之比 R/h_0 值的增加而愈趋显著。比较理论计算结果与作者的实验数据,证明二者符合情况良好。本文还藉助计算机对“搓轧”区内的单位压力分布特征进行了分析,讨论了前人理论中的问题,并证明了本文所用下界解压力模型的正确性。     

耦合分析轧件塑性变形与轧辊弹性变形的方法和应用

发展了一种耦合分析轧件塑性变形与轧辊弹性变形(压扁)的方法。方法考虑了轧件塑性变形与轧辊弹性变形的相互影响,通过在轧件与轧辊的接触面上建立力的平衡方程实现耦合;在耦合的基础上用刚塑性有限元法分析轧件的塑性变形,用边界元法分析轧辊的弹性变形。耦合分析所得单位压力,前滑,中性角等比刚体轧辊的要低。用耦合分析方法分析轧制过程能提高分析的精度。     

轧制问题的有限单元法解

本文在平面应变条件下,假设轧件为应变硬化的刚塑性体,轧辊为不变形的刚体,轧辊与轧件之间的接触摩擦条件为粘着,即轧辊与轧件之间无相对滑动。用刚塑性有限单元法计算了平板轧制过程的单位压力,金属流动速度和应变、应力分布等,并对接触弧长、刚塑性交界面、前滑系数和中性角等的确定提出新的看法。 有限单元法计算程序是以刚塑性广义变分原理为基础,采用八节点曲边四边形等参单元。根据在四辊轧机上轧制铝板的实测数据,对计算结果进行验证。     

板带轧制过程考虑滑动与粘着摩擦的轧制力模型

将轧制变形区分为滑动摩擦区和粘着摩擦区,得到适用于带钢热轧过程的改进卡尔曼(KARMAN)微分方程,给出轧制力数值计算公式。结合变形区入口与出口的边界条件,采用龙格-库塔(Runge-Kutta)法交替求解前滑区与后滑区的单位压力分布,2个接触弧角相交处就是中性点,通过对单位压力与摩擦应力进行数值积分得到轧件的轧制力,再根据希齐柯克(Hitchcock)公式迭代计算多次得到最终轧制力。最后,分析新型轧制力模型应用于热连轧机组面临的问题,给出热轧过程摩擦因数对单位压力分布与轧制力的影响规律,并通过布伦特(Brent)方法实现对热轧过程摩擦因数的软测量,指出摩擦因数在1个轧制周期内的演变规律,为热连轧过程摩擦因素在线模型的建立与新型数值轧制力模型的在线应用提供参考。     

冷轧极薄带轧制压力计算方法分析

一、压力计算中存在的问题计算机在线控制和离线分析冷轧过程中,均要求给出较精确的压力预报值。由于冷轧过程的单位压力极高,轧辊将产生显著的弹性压扁现象。它可使变形区长度增长,并通过改变变形区几何形状参数L′/h使摩擦条件的影响加剧,从而使轧制压力大大增加。因此,在确定冷轧过程的轧制压力时,必须考虑轧辊压扁的影响。否则,将产生较大误差。这样必将对设定控制、厚度控制和板形控制带来不利影响。     

在线高精度中厚板凸度计算模型

基于普通中厚板四辊轧机,利用影响函数法分析了轧件宽度、轧制力、工作辊和支撑辊尺寸和弯辊力对有载轧辊凸度的影响,并根据大量计算数据进行回归,得出在线有载轧辊凸度计算模型·分析了轧件入口凸度对出口凸度的遗传效果,综合有载轧辊凸度模型和板凸度遗传系数模型得到在线板凸度计算模型·该模型合理地考虑了轧辊变形和轧件横向流动的影响,能够真实反映出口板凸度的大小,计算精度高,是在线板形和板凸度控制的有效工具·     

全异步轧制的应力状态及轧制力

本文分析了全异步轧制时变形区的应力状态。其应力状态是,在用全异步带张的拉直法冷轧薄带材时为轧制压力p、拉应力σ_x以及由于异步值而产生的切应力τ。此切应力不仅有清除同步轧制时“摩擦峰”的作用,而且还对轧件的塑性变形起切变作用。故其塑性方程式为:(σ_x p)~2 4τ~2=4K~2。据此,我们推导出了全异步轧制时的轧制力公式,并用此公式计算的轧制力值同全异步轧制的实验数据进行了比较。     

轧制过程的显式动力学有限元模拟

分析了显式动力学弹塑性有限元方法的计算过程,并用其对平板轧制问题进行了模拟计算·模拟时轧辊采用刚性材料模型,轧件采用双线性强化材料模型,轧件具有一定的初始速度并向辊缝运动,咬入后靠摩擦完成轧制过程·通过模拟计算,得出咬入、稳定轧制和抛钢阶段整个轧制过程的应力应变场·将板宽对称中心线轧制压力分布的计算结果与实验值进行对比,表明计算结果准确·另外通过对计算结果进行分析还可以得出,在稳定轧制阶段存在弹性预变形区、塑性变形区和弹性恢复区;轧制压力沿接触面的分布在入口和出口的变化梯度较大,中间区域的变化梯度较小·     

冷轧薄板轧制变形区长度计算

本文视轧机工作辊为半无限体,用其表面压力、切力的位移公式求解工作辊在轧制变形区内的弹性压扁;依据变形区的四个边界条件,采用离散数值积分法,计算出塑性变形区及其出、入口弹性变形区的长度;根据金属在变形区内的流动速度,确定纵、横向摩擦力的方向。将计算结果与有关文献的计算结果进行比较,本文的计算方法能确切地反映轧制变形区长度沿横向的分布规律。这为正确计算轧制压力的横向分布以及辊系变形提供了理论依据。     

四辊轧机轧辊弹性变形的研究

介绍了轧辊弹性变形影响函数解析方法的基本理论与公式.采用Fortran语言编写了轧辊弹性变形解析软件.采用编写的解析软件对某1 700 mm热带轧机精轧机组进行模拟计算,计算结果表明:增大弯辊力将降低出口带钢凸度;弯辊力的变化对辊间压力分布、工作辊挠度及辊间压扁的影响较大,而对支撑辊挠度及工作辊与轧件间的压扁影响不大;辊间压力在支撑辊端部位置存在峰值.以上模拟计算结论均符合轧制理论及现场实际.     

三维弹塑性接触问题的边界元法及其在板带轧制过程分析中的应用

介绍了考虑摩擦三维弹塑性接触问题的边界元法和具体的求解步骤,并将其应用于板带轧制过程的模拟。对板带轧制过程中轧辊与轧件的接触变形进行了分析,得到了轧辊弹性压扁、轧件边部减薄以及轧件弹复的分布规律。     

四辊冷轧机轧辊弯曲和压扁变形的有限元分析

借助Marc有限元软件,采用三维弹塑性有限元法对四辊冷轧机冷轧过程进行了模拟,同时对轧辊变形进行了分析·计算模型中将辊系变形与带钢变形统一考虑,并解决了轧件与辊系之间的耦合问题,避免了采用假定或迭代方法确定轧制力分布时产生的误差·采用逐步收敛的求解过程使计算结果精确、可靠·在不同的轧制条件下,得出了带钢宽度、弯辊力等参数对辊系弯曲、工作辊接触弧上的压扁变形、板宽方向的压扁变形和有载辊缝的影响,为板形分析与控制提供了一种新的计算方法和参考数据·     

环形楔刀法切轧时轧制力计算的探讨

对环形楔刀法切轧时的轧制力计算进行探讨。根据力学和运动学理论，在分析轧件运动与受力的基础上，用近似法确定了轧件与轧辊在高度方向上的相对位置及一系列与轧制力计算有关的参数，并采用分区计算的思想，计算出各区的平均单位压力和接触面积，最终计算出总轧制力。     

四辊轧机不对称刚度条件下轧辊弹性变形的研究

针对国内某热连轧厂精轧机组某机架轧机两侧刚度不对称的实际情况,为了研究四辊轧机驱动侧和操作侧刚度不对称条件下轧辊弹性变形的规律,采用影响函数法开发了基于双悬臂梁模型的轧辊弹性变形模拟计算模块,对刚度不对称时的四辊轧机进行了受力分析,对轧辊和轧件进行了离散化,给出了关键的影响函数.使用该计算模块并结合现场实际数据计算了不同刚度差条件下工作辊的弹性挠曲、工作辊与轧件之间的压扁、工作辊与支撑辊之间的弹性压扁、轧制力的横向分布和辊间压力的横向分布规律,研究了不同刚度差条件下轧件出口断面形状的变化规律.     

AZ31温轧过程变形区温度模拟

AZ31镁合金薄板温轧过程中引起变形区温度波动的因素较多,因此变形区温度的精确预测是保证轧制工艺及产品质量的关键.本文利用有限元数值模拟软件针对AZ31镁合金薄板温轧过程变形区温度进行了数值模拟,给出了轧辊及轧件的物性参数及模拟的初始条件和边界条件,确定了影响变形区温度的5个关键因素为轧辊温度、轧件温度、轧件厚度、轧制速度及压下率.通过5水平的模拟正交实验方法获取模拟数据,回归了变形区温度数学模型,最后通过一组温轧模拟实验数据测试了数学模型计算精度.