304奥氏体不锈钢薄板冷轧过程数值模拟

摘要

随着科学技术的不断进步，冷轧不锈钢薄板得到越来越广泛的应用，用户对于产品的需求也越来越高。冷轧带钢的板形控制问题是研究的重点。为了研究不锈钢板带冷轧过程中的张力及工作辊辊身直径大小对轧后板带板形的影响，本文采用三维弹塑性有限元法，基于ANSYS/LS-DYNA软件，根据某钢厂的实际生产情况，对2mm厚304奥氏体不锈钢（％：0.053C、0.55Si、1.50Mn、0.30P、0.002S、17.02Cr、8.01Ni、0.05Cu、0.08Mo）进行了单道次冷轧轧制过程模拟分析，得到了在不同工艺情况下板材上的节点的金属流动情况，分析了张力、工作辊直径等因素对板材冷轧过程压下量、板形的影响。
　　模拟结果表明：张力增大可以促进轧件厚度方向的金属流动，加大轧件的厚度方向变形。前、后张力都具有加大压下量的作用，且后张力的作用效果更明显。张力差恒定时，同时加大前、后张力与单独加大前张力或后张力对压下量的影响趋势一致并且效果更加明显。
　　本文模拟的轧制过程中，轧后板带边部主要受压应力作用，中间部分受拉应力作用。拉应力最大值分布在距板带边部0.05m处，压应力最大值出现在板带边缘处。在此轧制工艺下带钢将产生微小的边浪。张力差恒定12Mpa不变，随着前后张力的同时增大，带钢沿板宽方向应变值趋于平均，对应着带钢的平直度得到改善。前张力从15Mpa增大到21Mpa时，带钢沿板宽方向应变值趋于平均，增大前张力可以改善带钢的平直度。后张力增大也有助于板形的改善，而且作用效果较前张力明显。
　　随着工作辊辊身半径的增大，轧制过程所需的轧制力增大，实际压下量也随之增大。随着工作辊辊身半径的增大，文中选取的路径上节点沿轧制方向应力平均值逐渐减小。工作辊辊身半径越小，应变曲线越平稳，轧制后板形更优。工作辊辊身半径大小为40mm时，板带板形最优。工作辊辊身半径大小为60mm时，边浪最为明显。
　　本文通过不断发展的有限元理论与现场轧制情况建起沟通的桥梁，为现场制定合理的轧制工艺提供有效的参考。

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引言

1冷轧不锈钢概述

1.1不锈钢分类

1.2不锈钢的耐蚀性

1.3不锈钢的应用

1.4 304奥氏体不锈钢

1.5我国冷轧不锈钢带钢生产技术

1.6冷轧不锈钢带生产工艺

1.7冷轧过程中的张力制度1.7.1 张力的定义

1.8 冷轧多辊轧机的选用

2 有限元方法在冷轧不锈钢板形中的应用

2.1板形缺陷产生原理

2.2影响带钢板形的主要因素

2.3 有限元在板形问题中的应用

2.4选题的目的和意义

3 304奥氏体不锈钢冷轧过程数值模拟

3.1 轧制参数的选取

3.2 轧制模型的建立

3.3 轧制模型单元体的离散

3.4 边界及初始条件

3.5 轧制过程结果分析

4工作辊直径大小对板形的影响情况分析

4.1 工作辊直径对轧制力的影响

4.2 工作辊直径对实际压下量的影响

4.3 工作辊直径对板形的影响

5 张力对板形的影响研究

5.1张力对板形的影响情况分析

5.2 张力对压下量的影响

6 有限元模拟结果的验证

6.1 模拟数据与宏观轧制模型计算值的对比

6.2 模拟数据与实际现场数据值的对比

结论

参考文献

在学研究成果

致谢