中厚板輥式矯直過程傾斜矯直模型研究

郁瑞平　陳海東

（1.國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣東　廣州 510530；2.東風汽車有限公司東風日產乘用車公司　，廣東 廣州510800）

中厚板輥式矯直過程傾斜矯直模型研究

郁瑞平1陳海東2

（1.國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣東廣州 510530；2.東風汽車有限公司東風日產乘用車公司，廣東 廣州510800）

為了提高某鋼廠橫切生產線上寬厚板的矯直質量，根據調整工藝建立了矯直機的傾斜模型，并采用有限元分析軟件ANSYS/LS_DYNA分析了傾斜模型和其他不同矯直方案對板材矯后質量的影響。結果表明采用傾斜模型加上適當調整出口輥的方案矯直使矯后板材等效應力和殘余應力分布較均勻，一定程度上降低了殘余應力值，同時也減少各個工作輥的矯直力，從而發揮了矯直機的生產能力。

矯直機； 傾斜模型； ANSYS/LS_DYNA；殘余應力； 矯直力

矯直機作為中厚板、橫切生產線上的重要設備，是保證板帶材平坦度、消除殘余應力或使矯后殘余應力分布均勻的重要設備［1］。目前，矯直機的壓下量設定模型及應用已較為成熟，國內外學者利用有限元軟件對矯直過程進行了模擬［2］。

本文建立傾斜模型并給出第1輥的調整量公式，以及動態有限元模型。對不同矯直方案以及不同工況的模擬，定量分析了輥系傾斜對矯直后板材內應力的影響，對指導現場生產具有重要意義。

1　矯直機傾斜模型的建立

1.1矯直機的輥系結構及參數

現場矯直機的結構輥數為11輥，上5下6，上排工作輥可以繞著6輥前后傾斜，也可以上排輥整體平行壓下。下工作輥可以單獨調節壓下量。

1.2矯直機傾斜模型

確定第3輥和第9輥的壓下量后，中間各輥的壓下量可以按照直線比例遞減得到［3］。如圖1為按大變形矯直方案得到的上排輥平行壓下量和轉角的關系。

圖1　傾斜角與上排輥整體壓下量和各輥壓下量關系

圖1中yup為上排輥整體壓下量值，yi為各輥壓下量，a為上輥系繞著矯直機中心轉動的角，β為壓下量按線性遞減形成的角度，t為輥距。由圖1可得到

由幾何平行關系可得a=β。

當上排輥系轉動a角度時，第二輥的實際壓下量y2a，

綜上，確定了矯直機的傾斜矯直方案。

2　有限元模型的建立

2.1初始條件建模參數

根據現場數據確定的壓下量可得到傾斜角度a=0.068。以及第1輥實際壓下量y1a=0.273mm。本文里矯直轉速為10.91弧度/s，矯直的鋼板的寬度1848.5mm，厚度10mm，屈服極限取345MPa，彈性模量206GPa，切線模量520MPa，泊松比為0.3。

鋼板劃分單元選用8節點單元solid164，單元選用雙線性隨動材料，板材與各矯直輥的接觸采用面與面接觸，動摩擦系數0.08，靜摩擦系數為0.1。

3　模擬結果和分析

3.1矯直過程中矯直力的分析

矯直過程中各輥的矯直力隨時間變化的歷程曲線。結果由圖2所示，可看出，采用了傾斜模型，從第6輥開始，矯直力減少的很快，第10輥在后期矯直時矯直力過度很平緩，說明板材尾部在脫離矯直機甩尾比較穩定，減少對出口矯直輥的損壞和磨損，減少了工作輥輥面的劃傷，進而提高板材尾部表面的質量，提高了成材率。

圖2　各矯直輥矯直過程受力

3.2不同矯直方案對矯后殘余應力影響分析

本文取板材板寬方向前端縱向殘余應力。由圖3可知，傾斜1的矯直方案應力范圍為-15.81～15.62MPa。采取傾斜1的工藝矯直，使得板材矯后的殘余應力分布趨于均勻，減少了后續加工出現的板形問題。

圖3　寬度方向縱向殘余應力

4　結論

建立了有限元仿真模型，采用傾斜1矯直工藝，使得矯后板材殘余應力分布較為均勻，有效的降低了應力值。根據有限元仿真結果及現場應用情況，采用傾斜調整工藝，使得矯直機的總矯直力降低很大。

［1］F.Cui: Straightening Principles and Straightening Machinery（Thesecondedition），（MetallurgicalIndustryPress，Beijing，2005）

［2］E Doegel，R Menzl，S Huinink.Analysis of the levelling

process based upon an analytic forming model［J］，Iron and Steel

Engineer，2002，28（6）:29-34

TG335.11

A

1003-5168（2015）11-023-01

郁瑞平（1985.10-），女，碩士，審查員，研究方向:板帶軋制質量控制研究。