光整过程中压下量与带钢表面之间的关系分析

穆天啸 张 磊 王怀涛 王晓群 王红玲

（国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心，河南 郑州 450001）

光整过程中压下量与带钢表面之间的关系分析

穆天啸 张 磊 王怀涛 王晓群 王红玲

（国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心，河南 郑州 450001）

轧制力是轧钢生产过程中的重要的原始参数，它直接关系到工艺制度的制定、产品质量的提高、范围的扩大以及设备潜力的合理发挥。而影响轧制力的主要因素是多方面的，如压下量。本文应用有限元分析软件对带钢冷轧过程进行了模拟，并讨论分析在不用压下量下带钢表面应力分布情况，找出影响带钢表面质量的原因，为提高带钢表面质量提供参考。

光整机；轧制力；压下量；有限元

近几年来，随着家电，汽车等行业的发展壮大，使得国内外对钢材的需求不断加大，特别是对镀锌板产品的需求不断增加，国内很多钢铁企业不断引进并投产热镀锌机［1］。为了提高产品的表面质量和产品的机械性能，提高冷轧镀锌板的光洁度和质量，绝大部分冷轧生产线中都设置了光整机［2］。在光整过程中，影响轧件质量最主要的轧制工艺参数就是轧制力，因此，研究轧制力对了解冷轧带钢表面质量有一定的参考［3］。

1　三维有限元模型概述

本文以国内某冷轧厂光整机系统为例，建立三维动态有限元模型，其中带钢和轧辊的相关几何参数如表1。

在整个模型的建立过程中，采用通用三维光整轧制有限元模型，由于带钢在光整过程中具有一定的对称性，为了提高模型的计算精度，减少计算单元，取模型的一半区域进行研究，对称面与带钢平面平行设置，位于带钢中间位置。在动态模拟中，辊缝是恒定的，轧制力的施加是通过调节两工作辊之间辊缝的距离。

由于在建模过程中需要耗费大量的时间，且十分容易出错，为了节省建模时间，本文采用VB编程语言，建立一套自动生成程序［4］，通过智能的交互界面，输入模型的相关参数.程序根据所输入的参数，自动生成相应的模型［5］，节省了建模所需的时间，自动生成程序界面见图1。

表1　模型中带钢和轧辊几何参数

通过该自动生成模型生成三维有限元模型如图2。

图1　光整轧制有限元模型生成程序运行界面

图2　光整机有限元模型

2　仿真分析

分别调整压下量为0.02mm、0.04mm和0.06mm，提交作业进行运算，得到带钢表面在不同压下量之下应力分布如图3所示。

图3　带钢表面在不同压下量之下应力分布

从图3中可以看出，随着压下量的增大，即轧制力的增加，带钢表面应力也随之增大，当压下量为0.02mm时，带钢边部应力波动很大，中间波动平稳，波动区域最大应力值与稳定区应力值相差47 MPa，当压下量为0.04mm时，边部应力波动逐渐趋于平稳，最大应力幅值与稳定区域应力值相差24MPa，当压下量为0.06mm时，边部应力波动已明显平稳，最大应力值与稳定区域应力值相差仅有10MPa，因此，当压下量增大，可以很有效的控制边部应力的波动情况。

图4　带钢表面应力分布云图

当压下量为0.06mm时，带钢表面应力云图如图4所示。

从应力云图中可以发现，当压下量为0.06mm时，带钢两侧应力与中部应力并无太大差别，说明当压下量为0.06mm时，可有效的降低色差发生的程度与宽度，使色差现象得到明显的改善。

3　结语

本文通过VB编制了带钢光整轧制过程有限元模型自动生成运行程序，大大缩短了光整轧制过程动态有限元模型的前处理时间，从根本上避免了建模过程中错误的出现，采用弹塑性接触有限元法对带钢的光整过程进行模拟，分析带钢表面应力与压下量之间的关系。结果表明，随着压下量的增加，带钢表面应力整体增加，但是边部应力波动情况随着压下量的增加出现明显趋于稳定。由于轧制力随着压下量的提高而提高，因此，在实际生产过程中，可以适当的提高轧制力来防止带钢表面色差现象的出现。

［1］杨晓东.浅析四辊光整机的轧制缺陷［J］.有色金属加工，2011，40（1）：21-22.

［2］多旗，初元璋.不锈钢表面条痕色差缺陷的分析［J］.河北冶金，2007，（2）：22-25.

［3］钟声.冷轧薄板表面缺陷产生原因综述［J］.四川冶金，2007，29（3）：23-25.

［4］骆鸣.浅谈VB在ANSYS二次开发中的应用［J］.天津职业院校联合学报，2002，8（5）：53-55.

［5］张雪娜，张小平，何宗霖，等.基于Marc二次开发技术的板带轧制过程模拟［J］.机械工程与自动化，2008，2（1）：62-64.

Analysisof theRelationship between theReduction and Strip Steel Surfacein theFinishing Process

Mu Tianxiao Zhang Lei Wang Huaitao Wang Xiaoqun Wang Hongling（Patent Examination Cooperation Henan Center of the Patent Office，
State Intellectual Property Office，Zhengzhou Henan 450001）

Rolling force is an important raw parameter in the steel rolling production process，which is directly related to the formulation of process system，the improvement of product quality，the expansion of scope and the reasonable development of equipment potential.And the main factors affecting the rolling force are various，such as the reduction. In this paper，the finite element analysis software is adopted to simulate the strip cold rolling process and the strip surface stress distribution is discussed without reduction，to find out the reasons affecting the strip surface quality，and provide a reference for improving the strip surface quality.

light machine；rolling force；reduction；finite element

TG333

A

1003-5168（2015）12-0022-3

2015-12-5

穆天啸（1988.5-），男，硕士，研究实习员，研究方向：轧制成型。