基于有限元法的拉伸弯曲矫直过程板形控制分析

 板形是带钢质量的重要判定指标,常见的板形缺陷有边浪、中浪、1/4浪等,其实质是残余应力在带宽上的分布不均。拉伸弯曲矫直机通过张力辊组、弯曲辊组和较真辊组的共同作用,使带钢在低于屈服强度的张力作用下发生塑性延伸,从而有效消除浪形缺陷,改善板形,提高带钢质量。然而在拉伸弯曲矫直机的设计和使用过程中,对拉伸弯曲矫直机参数的调整多基于经验,缺少理论指导。为了定量分析拉伸弯曲矫直机参数对浪形缺陷的改善效果,使拉伸弯曲矫直机在实际生产中发挥更好的作用,以某1 450 mm带钢酸洗冷轧生产线上的拉伸弯曲矫直机为研究对象,使用有限元软件ANSYS/LS-DYNA基于三维弹塑性有限元法建立了拉伸弯曲矫直机模型,对拉伸弯曲矫直机矫直过程进行了模拟,分析了张力和插入深度对初始浪形分别为边浪和中浪的带钢矫直后板形的影响规律。结果表明,经过拉伸弯曲矫直的带钢浪形缺陷得到显著改善;插入深度和张力对初始浪形缺陷分别为边浪和中浪的带钢板形的影响规律一致;3个辊组中矫直辊组的插入深度是影响带钢板形的主要因素,随着矫直辊组插入深度增大,带钢矫直后板形由边浪转变为平直,且随着矫直辊插入深度进一步增大,板形又由平直转变为边浪;随着入口张力增大,带钢矫直后板形由边浪转变为中浪。     

拉伸弯曲作用下带材挠度与弯曲曲率分析

本文通过对带材的受力分析，导出了拉伸弯曲作用下带材的弯曲力矩、曲率及挠度计算公式，并通过对拉伸弯曲矫直与纯弯曲矫直两种方式下带材最大相对弯曲曲率的对比分析，进一步了解了拉伸弯曲矫直机的特性以及矫直辊压下量、拉伸张力、中心距三者之间的内在关系，从而为拉伸弯曲矫直机的优化设计提供了依据。     

拉伸弯曲矫直机组设备关键技术研究

研究了拉伸弯曲矫直机的矫直原理，包括带材拉伸弯曲矫直过程中的应力变化和带材弯曲损耗；重点探讨了拉伸弯曲矫直机组设备设计关键技术，包括金属延伸率的确定，带材前后张力的分布，张力辊组与弯曲辊组的辊组布置、参数设计；最后，完成了某厂镀锌机组拉伸弯曲矫直机组设备基本设计。     

带材浪形的拉伸弯曲矫直

拉伸弯曲矫直能消除或减轻带材的浪形缺陷。文内给出拉伸弯曲条件下带材长度方向的应力与应变关系式;一次弯曲的拉伸弯曲矫直带材可能出现的五种变形状态;进而给出拉伸弯曲矫直后带材平直的判别式;最后给出多次弯曲的拉伸弯曲矫直工艺参数的优化模型。所有分析方法已被由前后卷取机和十辊矫直机所组成的拉伸弯曲矫直设备上的实验所证实。     

金属带材拉伸弯曲矫直过程简化解析分析之二——理想弹塑性带材在第1个弯曲辊上的拉弯过程分析

对理想弹塑性金属带材在第1个弯曲辊上的拉伸弯曲过程进行了详细的分析,给出了不同应力分布形式的边界条件、带材产生塑性延伸的条件、带材塑性延伸率的计算公式,从而确定了带材延伸率与带材张力和带材弯曲曲率之间的关系.     

中厚板矫直机弯辊缸行程确定方法

<正>一、前言随着钢铁行业对板材质量要求的不断提升,矫直技术也得到了更深层次的研究。钢板在轧制、冷却过程中,由于受到高低温的反复作用及矫直力不同部位的作用,往往会在横向和纵向产生不同程度的弯曲,进而形成钢板的边浪、瓢曲甚至镰刀弯等缺陷。随着人们对不同波浪弯产生原因的理解,逐渐提出了针对矫直不同钢板弯曲缺陷的方法。其中大变形的弯辊法可有效解决钢板波浪弯的缺陷。     

翁格勒(UNGERER)拉伸弯曲矫直机特点及技术分析

翁格勒（ＵＮＧＥＲＥＲ）拉伸弯曲矫直系统不仅有传统辊式矫直机的作用,而且还具有拉伸弯曲的特点。它采用的是四辊式的张力辊组和带有弯辊技术的多辊组结构式矫直机。它可使被矫带材产生纵向拉伸应力和横向弯曲应力。两种应力叠加的作用,消除了带材多元形状缺陷,达到了最好的平直效果。     

中厚板辊式矫直过程弯辊作用分析

 为了进一步提高中厚板产品矫直质量,采用弹塑性差分的曲率积分方法,分析了弯辊对矫直效果的影响,研究了弯辊量与压下量的关系,为建立中厚板辊式矫直过程的弯辊设定模型奠定了基础。计算结果表明,为了使板材矫直后的残余曲率和残余应力最小化,施加弯辊时要考虑入口压下量的影响。单从降低残余曲率的角度考虑,小压下量和大压下量下都可以施加负弯辊,但正弯辊只适用于小压下量。从控制宽度方向残余应力的角度考虑,正弯辊施加于小入口压下量时弯辊作用明显,为了消除正弯辊对厚度方向残余应力的不利作用,采用正弯辊时入口压下量不宜过大。施加弯辊会增加矫直力,因此设定弯辊量时要考虑矫直机能力的限制。研究发现了弯辊对塑性变形率的影响规律：负弯辊出现了使塑性变形率随着入口压下量的增加而减少的阶段,正弯辊可消除塑性变形率为零的阶段。     

拉伸弯曲矫直机在冷轧板带板形控制中的应用

拉伸弯曲矫直机由矫直机工作机座、弯曲辊组、矫直辊组、张力辊组等结构组成,能消除带材的瓢曲、边缘浪形和镰刀弯等三元形状缺陷.泰钢安装使用拉矫机之后,板材的平直度由原来的15 I提高到4 I,板形质量得到了明显改善.     

六斜辊管材矫直过程精度解析

以管材六斜辊矫直过程为研究对象,推导了管材经一次反弯后,弹复曲率及残余曲率的演变过程。根据管材旋转一圈弯曲2次,计算了管材全流程矫直微元段的反弯次数;借助三次样条函数,以管材与矫直辊接触点为特征点,拟合出了管材在辊系中的弯曲形态。基于所获得的函数,可以获得任意位置处的弯曲曲率;对某一微梁段的反弯弹复过程进行循环迭代,计算出管材微梁段的最终残余曲率,进而得到最终的管材矫后的直线度精度。通过与现场矫直数据对比,证明该模型能够可靠地预测六斜辊矫直精度,为科学合理的设定矫直参数奠定了理论基础。     

连续退火生产线带材翘曲治理方案的研究

在充分利用连续退火生产线现有条件的基础上,将金属矫直理论与机械布局有机结合,提出了1套实用的连续退火生产线翘曲治理方案,以1根简单的防翘辊与已有的张紧辊相组合,借助张紧辊产生的张力,通过调节该防翘辊的压下量来改变带钢与辊面的包角,运用拉弯矫直的原理有效改变了带材内部残余应力的分布,达到了完全治理带钢翘曲的目的,创造了显著的经济效益,有进一步推广应用价值。     

连续退火生产线带材翘曲治理方案的研究

在充分利用连续退火生产线现有条件的基础上,将金属矫直理论与机械布局有机结合,提出了1套实用的连续退火生产线翘曲治理方案,以1根简单的防翘辊与已有的张紧辊相组合,借助张紧辊产生的张力,通过调节该防翘辊的压下量来改变带钢与辊面的包角,运用拉弯矫直的原理有效改变了带材内部残余应力的分布,达到了完全治理带钢翘曲的目的,创造了显著的经济效益,有进一步推广应用价值。     

辊式矫直过程弹塑性弯曲数学模型

 为了完整和精确地计算辊式矫直过程,根据钢板和矫直机相应的初始条件和边界条件,采用曲率变化量积分的方法,建立了基于Prandtle Reuss增量理论的三维弹塑性弯曲解析数学模型。并分析了厚度08 mm的钢板矫直过程的变形行为,比较了计算曲率和实验曲率,误差在1 mm-1左右。该模型可以精确地计算辊式矫直过程的曲率,预测残余应力和板形,为全面分析辊式矫直过程提供技术支撑,对实际生产具有一定的指导意义。     

不锈钢带拉矫过程变形行为的数值模拟研究

建立了不锈钢拉伸弯曲矫直过程的有限元仿真模型,该模型针对不锈钢拉矫机辊组配置和旋转压下的特点,采用了窄条三维壳单元对带钢进行特征建模。为提高计算效率,带钢网格进行了局部细化。对304不锈钢典型规格带钢拉矫过程进行模拟,伸长率计算值与实测值吻合较好。对带钢拉矫过程特征位置点经过各辊组的应力应变分析表明:带钢伸长率主要由1号弯曲辊组提供,而2号、3号矫直辊组对带钢伸长率的贡献不明显。该研究得到的不锈钢带拉矫过程变形行为可为拉矫工艺参数确定和优化提供理论基础。     

金属带材拉伸弯曲矫直过程简化解析分析之三——弯矩卸载阶段及弯矩再加载过程分析

对受拉伸弯曲带材在第1个弯曲辊上的弯矩卸载阶段进行了分析,结果表明带材在第一个弯曲辊上拉伸弯曲后产生的残余曲率相当大,必须在后续的计算中予以考虑.同时,对带材拉伸弯曲过程中各种中性轴、中性轴之间的关系及其在带材中的位置变化情况进行了讨论,明确指出了受拉伸弯曲带材的第1次弯曲和第2次弯曲的不同点.对受拉伸弯曲带材的多次弯曲时的纵向延伸计算进行了讨论.     

Q460 20号角钢9辊矫直过程有限元仿真

根据大变形小残差的矫直理论得到矫直机压下量,通过建立9辊矫直过程有限元仿真模型,对Q460 20号角钢矫直过程进行模拟,考虑了材料的加工硬化得到了其矫直过程的应力应变分布,以及各矫直辊矫直过程中矫直力、矫直力矩的动态变化过程,为开发设计新型矫直机提供了理论依据。     

大型H型钢水平矫直压下量的优化

在型钢矫直过程中,矫直机各矫直辊压下量直接影响型钢的残余应力及弯曲度,为了减少残余应力及弯曲度,达到国家标准,文章对矫直工艺开展了正交实验仿真,根据实验,得出各工作辊对型钢残余应力和弯曲度的影响,从而找出矫直型钢时压下量的最优方案。     

直接传动型拉伸弯曲矫直机弯曲辊系多刚体动力学仿真研究

运用ADAMS软件,建立了拉伸弯曲矫直机弯曲辊系的虚拟样机模型,并对弯曲辊系进行了理论分析;通过对弯曲辊系进行不同工况的仿真,得到了拉伸弯曲矫直机弯曲辊系各辊在不同速度和不同拉矫张力作用下的动力学响应,在拉矫机运行的过程中,弯曲辊系各辊因接触碰撞,在接触力的作用下会有一定程度的波动,从而导致工作辊质心位移在一定范围内波动,影响整个辊系的稳定工作;对仿真结果进行统计,得到了工作辊质心位移波动量与速度和张力之间的关系。同时,将虚拟样机技术应用到拉伸弯曲矫直机上,为拉伸弯曲矫直机更深入的研究提供了新的方法。     

辊式矫直过程弯辊量对边浪影响的仿真分析

针对辊式矫直过程建立具有边浪特征的带钢有限元仿真模型,通过对比现场工况实测矫直力与有限元模型计算所得的矫直力,得到二者误差在10%以内,验证了有限元模型的精度。分别采用原始曲率补偿法和塑性变形层增加法确定了4种弯辊量设定方案。采用上述方案对浪高为20 mm的带钢进行矫直,对比矫直后带钢平直度情况,得出按最高浪采用原始曲率补偿法计算得到的弯辊量矫直效果最优。同时随着弯辊量的加大,矫直力也随之增加,为现场边浪矫直过程提供了依据。     

辊式矫直机矫直板带浪形的有限元仿真分析

 辊式矫直机的矫直功能是中厚板生产线上保证板带板形的重要手段,其矫直过程可以消除或均匀板带内部残余应力,对提高板带综合质量具有重要意义。为了分析矫直机对带有边浪的板带的矫直过程以及矫直效果,首先建立了板带弯曲挠度的计算模型,为确定矫直辊的压弯量奠定了基础。在矫直模型作为压弯量设定的基础上,参考现场实际设备尺寸,通过借助大型商用有限元软件ANSYS建立了11辊的辊式矫直机有限元仿真模型,并针对研究目标设计了相应的仿真工况,将模型的矫直过程调整为采用上辊系整体压下倾斜的设置,对不同浪高的板带进行仿真分析。将有限元模型计算出的矫直力与生产实际设备的矫直力进行对比,有限元模型的矫直力计算偏差约为8.3%,满足计算精度要求。设置边浪浪高分别为5、10、20 mm的板带作为仿真工况,对其矫直过程进行仿真计算,提取仿真结果中的相关数据进行分析,发现在不采用弯辊的条件下,矫直过程同样具有消除板带不平度的作用。结果表明,在浪高较大时,矫直过程消除不平度的作用明显,但是矫直后板带并不能达到最终的平整度要求;在浪高较小时,矫直过程对不平度的消除能力较弱,但矫直后板带不平度可以达到最终的平整度要求。在分析的基础上,在工业现场的实际设备中进行相关试验,试验数据表明,仿真结果与试验结果趋势相同。