| 作者： | 刘慧 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 王国栋;刘相华 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 关键词： | 板材轧制;板形控制;可逆轧制;转钢轧制;变厚度轧制;变宽度轧制 |
| 摘要： | 平面形状控制技术在提高中厚钢板成材率方面潜力巨大，目前通过实验和理论分析方法研究平面形状控制过程，已经取得了巨大进展。由于中厚板轧制过程包含了成形、展宽、精轧三个阶段，并要进行平面形状控制，所以它包含了可逆轧制、转钢轧制、变厚度轧制、变宽度轧制和立辊—平辊接续轧制等各类复杂的操作过程。正是由于这种复杂性，对于中厚板轧制过程的研究，包括平面形状控制的研究，尚留有较大空间。 本文基于目前有限元研究成果，利用FEM商业软件ANSYS/LS-DYNA和立辊—平辊实验机组，全面研究了包含各类复杂变形情况的中厚板轧制的全过程。论文主要工作和进展如下： (1)利用ANSYS/LS-DYNA软件的三维计算和接触判断等功能，对单向、单道次平辊轧制和单向、单道次立辊轧制进行了模拟计算。以此为基础，利用软件提供的节点数据更新、坐标变换和时间—速度(加速度)载荷、时间一位移载荷设定等功能，实现了对多道次往复轧制、转钢轧制、变厚度轧制、变宽度轧制和立辊—平辊接续轧制等过程的模拟计算。为实现对包含各类复杂操作的中厚板轧制的全程模拟计算奠定了基础。 (2)参照现场生产条件，通过对普通立辊—平辊接续轧制过程的模拟计算，研究了中厚板立辊轧边时板坯横断面上各节点速度变化特点、“狗骨”高度比率的变化规律；分析了立辊形状对轧制过程稳定性及轧后板坯断面形状的影响；得到了各阶段轧制工艺参数对轧后钢板平面形状的影响规律。 (3)在普通立辊轧制模拟基础上，进行了变宽度立辊轧边及随后平辊轧制过程的模拟计算，分析了短行程控制参数对轧后板坯平面形状、头尾剪切长度和切边量的影响，得到了短行程控制参数的取值范围。 (4)通过对中厚板普通平辊轧制过程的模拟计算，分析了沿板坯一个方向和两个方向轧制时，轧后钢板平面形状变化特点，得出了轧制工艺参数对钢板平面形状的影响规律。 (5)在普通平辊轧制模拟基础上，进行了变厚度平辊轧制过程的模拟计算。将纵向断面厚度的各种复杂变化曲线简化为多阶段上坡(变厚)轧制和下坡(变薄)轧制的组合。研究了上坡(变厚)轧制和下坡(变薄)轧制两种情况下的金属前滑规律，建立了相应的前滑计算公式，为进行MAS轧制、楔形件轧制模拟研究时轧制速度与压下速度的协调控制及设计奠定了理论基础。 通过对成形MAS轧制过程的模拟计算，分析了正楔形和反楔形MAS轧制特点，得出了楔形轧制参数对成品钢板边部形状的影响规律。 (6)在宝钢技术中心具有液压压下机构的立辊实验轧机和水平实验轧机上，通过建立轧制长度与光电编码器输出脉冲数之间的关系模型，实现了轧件位置跟踪和轧制过程的计算机控制。通过控制平辊实验轧机液压缸运动，使液压压下速度与轧件运动速度匹配，在水平实验轧机上实现了变厚度轧制过程的自动轧制。 采用工业纯铅作为模拟材料，在上述实验机组上，进行了中厚扳立辊—平辊接续轧制和MAS轧制等二组实验。研究了立辊—平辊接续轧制和MAS轧制过程中金属变形特点、轧制方式和工艺参数对轧后试样平面形状的影响规律。用实验结果验证了对普通平辊轧制、变厚度轧制、普通立辊轧制及立辊—平轧接续轧制过程进行有限元模拟研究的准确性和可行性。 (7)在由东北大学参加建设的首钢中厚板厂3500四辊轧机上，按照实际生产条件和要求，在计算机控制下进行了二组正楔形成形MAS轧制的现场实验。并按现场实验条件进行了模拟计算。计算结果与现场实验结果吻合较好，验证了有限元模拟计算结果的正确性及用其指导现场生产的可行性。 通过对包含各类不同操作的中厚板轧制的全程模拟，研究了工艺参数、轧制方式对钢板最终平面形状的影响，为低成本、高效能地生产质量优良的中厚板提供了理论参考。Ⅰ |