热轧钢板的矫直工艺

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近年来，随着计算机硬件能力及软件水平应用的提高，有限元法在金属弹塑性变形领域中得到进一步的应用。在热轧钢板生产中，随着高强度用钢需求量的不断上升，板形缺陷成为主要的质量问题。矫直是改善钢板残余应力分布，使热轧钢板生产合乎平直度标准要求的一道必不可缺的重要工序。因此有必要对矫直工艺参数与钢板残余应力之间的关系进行研究分析，但在实际生产中很难进行这样的对比研究，而且矫直的中间状态也无法取得。针对矫直工艺参数的变化以及钢板初始状态的不同，通过有限元软件ANSYS进行模拟分析，从而为矫直工艺的优化提供建议，实现热轧钢板产品质量的提高。 1.几何和计算模型的建立 模型结构来源于厚板横剪机组的精矫机，是9辊平行辊矫直机，矫直工作辊下辊有单独调节功能，上辊升降为手动，有弯辊的凸度调节。 2.矫直工艺模拟的结果分析 一般钢卷打开后，除了在纵向上存在残余应力分布不均的问题，在钢板横断面上也易出现残余应力分布不均的情况。当钢板在横断面上有应力分布不均时，需要采取弯辊措施以增加局部变形的方法来补偿纵向纤维的长短不齐，达到消除波浪弯的目的。因此，除了研究在纵向上的压弯方案优化以外，矫直机横向的凸度值调节也是改善钢板残余应力分布的重要措施。当板子边部有浪形(存在压应力)，辊子向上抬起；中部有浪时，辊子两边向下，中部抬起。具体数值依靠钢板原始弯曲浪形情况并结合现场数据得到。 3.不同矫直工艺参数的模拟结果比较 (1)没有初应力状态的矫直工艺 为简化初始条件，采用没有初应力状态的钢板模型，模拟了两种不同辊缝值的矫直工艺。模拟实验按照不同矫直压弯量的计算方法得到两组参数变量。压弯量不同，得到矫直后的钢板内应力结果也有所不同，同时，各辊矫直力水平也不尽相同。 a.内应力分布比较。对于两组压弯值，选用钢板中部的同一横断面上的单元节点来比较。从不同矫直工艺下的应力分布曲线中可以知道，无论是内应力的分布还是数值上结果都是较好的。采用大变形线性递减原则进行的压弯方式虽然矫直模拟后的残余应力分布也比较均匀，但是在数值上比其余两者都要大出许多，而采用小变形原则进行的压弯方式尽管数值上结果相差不大，但在分布上却并不是很均匀。 b.矫直力大小比较。由于辊缝值的不同，自然得到模拟后各辊矫直力大小也会有所不同。两组模拟实验结果都表明辊缝值越小的辊子矫直力越大。 (2)施加初应力后矫直工艺 除了讨论钢板在矫直前无初应力状态的情况，为了结合实际，模型针对待矫钢板的残余应力在纵向上分布不均的情况，模型中施加初应力载荷进行模拟试验。模拟残余应力的方法是在钢板矫直前通过施加初应力载荷的方式使钢板纵向产生分布不均的残余应力。施加了初应力载荷后，矫直前的内应力分布，即初应力载荷沿钢板纵向分布不均。板子前端存在较大的压应力，而中部是拉应力，即整个钢板在纵向存在着内应力的分布不均，并且在外形上看板子纵向存在浪形。 在总体上看，无论哪种压弯方式，可以肯定的是钢板纵向上压应力存在的部位趋于减少，转变成与其他部位值相近的正应力，钢板纵向上的内应力分布不均在模拟矫直后有所改善。外观上看钢板也没有出现浪形，已经达到矫直的目的。就分布上来说两种工艺参数矫直后的改善情况相当，即增大压弯量对降低残余应力值的大小有一定的作用，但是在改善应力分布不均上的效果并不突出。 4.总结 (1)当钢板没有施加初应力载荷情况时，在矫直过程中钢板表面都要经过拉—压—拉—压—拉的反复弯曲过程。 (2)不同初始条件的模拟结果表明：在上矫直辊上增加凸度值对消除横断面上的内应力分布不均是非常有效的。结果中看出在板子中部存在的较大内应力已经消失，并且边部存在压应力的位置也都得到改善。(图/文www.wxlgjx.cn)

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