热轧带钢卷取后板形变化机理研究

• 作 者: 杜伸锋
• 机 构: 北京科技大学
• 出 处: 北京科技大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 有限元分析 温度场 应力场 热轧带钢 板形变化机理 数学模型

对于热轧带钢来说，在精轧机组末机架出口处观测到的平坦度不代表最终产品的平坦度。带钢的冷却不均使带钢温度分布不均，从而产生热应力，最终造成带钢内部的残余应力，从而影响到带钢的板形质量。随着对热轧带钢几何尺寸精度要求的日益提高，需要考虑轧后冷却对带钢板形的影响，因此，深入了解和掌握冷却过程中板形变化的机理，对于板形控制具有重要的理论意义和现实意义。基于此，本文建立了热轧带钢卷取后冷却过程中温度和应力的三维有限元模型，并系统分析了造成温度不均和应力差的原因。提出了合理的补偿控制策略，以补偿带钢平坦度在卷取后冷却过程中发生的变化，保证热轧带钢产品最终板形良好。本文主要内容和研究成果如下：　　
(1)分析了热轧带钢卷取后的热传递，建立了热轧带钢卷取后的数学模型。对热轧带钢的综合换热系数进行了详细的分析和推导。　　
(2)采用ANSYS有限元软件建立了热轧带钢卷取后冷却过程中的温度场三维有限元模型，该模型考虑了网格划分对温度场的影响。分别对两种不同的室温和三种不同换热系数的工况条件下的带钢的冷却进行模拟。模拟结果表明，室温越低和换热系数越大，对带钢内部温度场分布的不均匀性影响越大。　　
(3)采用ANSYS有限元软件对热轧卷取带钢冷却过程中的应力场进行分析，文中分别对带钢卷取后冷却过程中沿宽度方向和径向方向的应力变化进行研究，系统分析了带钢在不同室温和换热系数不同的条件下对热应力的影响，这种热应力的分布不均，会影响最终的残余应力分布，导致最终产品可能产生板形缺陷。　　
(4)提出合理的板形控制补偿策略，以补偿带钢平坦度在卷取后冷却过程中可能发生的变化，保证热轧带钢产品板形良好。并且对热轧带钢的温度分布和残余应力进行了综合测试研究，通过对现场板形情况的数据分析，验证了模型的正确性。