中厚板矫直工艺温度场模拟研究

摘要

中厚板是国家现代化建设所需要的一类重要的钢材产品，中厚板生产是衡量国家钢铁工业生产水平的的重要标志之一。中厚板生产过程中，矫直机及矫直工艺对钢板板型质量有重要的影响。由于矫直机结构复杂难于控制，控制冷却后钢板温度不均匀性加剧等因素的影响，使最终产品板型实物质量经常出现问题，往往影响到企业的生产效益。
　　本文以武钢中厚板分厂九辊强力矫直机为研究对象，利用数值计算软件，重点模拟和分析了矫直过程钢板温度场以及残余应力的分布状况，探讨了矫直温度和原始曲率对残余应力的影响。
　　本文首先通过热模拟试验，运用Origin对所得数据进行非线性拟合，得到了45#钢矫直温度区间的变形抗力模型:σs=42639.47439ε0.31788·0.068ε exp(-(4.47759×10-3T+1.14163ε))
　　矫直辊与热轧钢板的接触换热系数是有限元模拟的重要基础数据，本文利用三层BP神经网络对矫直辊与钢板的接触换热系数进行优化训练后温度的训练值与实际值相关系数R为0.9903，实际值与训练值的整体均方误差为为9.993×10-3。从而确定了接触传热系数的最优值。
　　根据现场实际参数，运用ABAQUS软件建立三维热力热力耦合有限元模型，分析了矫直过程温度场分布，包括不同规格矫直钢板的纵向温度分布，横向温度分布以及轧件厚度方向的热传导过程的温度变化。同时还对不同厚度规格的钢板、不同矫前初始温度、不同原始曲率与残余应力之间的关系进行了分析。计算结果表明矫前温度越低，原始曲率越大，矫后残余应力越大，波动越大。
　　矫直温度场的模拟结果及有关参数为现场矫直工艺优化提供了理论依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及课题来源

1．1．1 研究背景

1．1．2 课题来源

1．2 国内外中厚板矫直机发展现状

1．2．1 国外中厚板矫直机发展现状

1．2．2 国内中厚板矫直机发展现状

1．3 中厚板矫直工艺研究概况

1．4 矫直过程温度场研究概况

1．5 本论文主要研究内容及意义

1．5．1 论文研究内容

1．5．2 论文研究意义

第二章 矫直理论及有限元法介绍

2．1 中厚板常见板形缺陷

2．2 辊式矫直机矫直基础理论

2．3 有限元法介绍

2．3．1 有限元法发展历史

2．3．2 有限元基本理论

2．4 有限元软件Abaqus简介

第三章 矫直过程有限元模型的建立

3．1 武钢热轧板强力矫直机简介

3．2 几何模型的确定

3．3 轧件材料本构方程

3．4．1 热模拟试验结果分析

3．4．2 模拟钢种的低温变形抗力模型的确定

3．5 轧件材料热物性参数

3．6 边界条件与场变量

3．6．1 热边界条件

3．6．2 基于人工神经网络的接触换热系数优化

3．6．3 接触边界条件

3．7 有限元网格的划分

第四章 模拟结果分析

4．1 矫直变形过程

4．2 矫直过程温度场分析

4．2．1 纵向温度场

4．2．2 横向温度场

4．2．3 芯部与表面温度场

4．3 矫后残余应力分析及温度场对残余应力的影响

4．3．1 板长方向残余应力分布

4．3．2 板宽方向残余应力分布

4．3．3 初始温度对残余应力的影响

4．3．4 原始曲率对残余应力的影响

4．4 有限元模型的验证

第五章 结论

参考文献

致谢

研究生期间发表文章