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摘要：国内某冷轧厂在光整IF钢过程中，发现在带钢表面两侧各约100 mm范围内出现不同程度的色差现象，光整其他钢种则没有该现象发生.本文通过有限元软件Marc建立光整机三维动态模型，讨论分析IF钢表面在不同弯辊力、不同辊速以及不同摩擦因数下轧制应力分布的特点，找出色差产生的原因.并在此基础上面，基于VB 6.0平台对Marc进行二次开发，通过可视化界面编制一套光整轧制动态有限元模型自动生成程序，大大缩短建模所需的时间，从根本上避免建模过程中出现错误的可能性.
关键词：光整机； IF钢； 色差； 二次开发
中图分类号：TG142.31；TP273文献标志码：B
0引言
在光整轧制过程中，由于某些工艺参数设置不合理，有时会导致带钢表面粗糙度分布不均匀，在视觉上就表现为色差.带材色差问题是影响表面质量的主要问题之一.[1]国内某冷轧厂在光整IF钢过程中，发现在带钢表面两侧各约100 mm范围内出现不同程度的色差现象.
对于光整色差问题，一些学者已有一定研究，石磊等[2]通过优化支承辊辊面端部尺寸，有效改善光整机在轧制极限板宽1 550 mm带钢时的色差现象，但对于任何厚度和宽度均会出现色差现象的IF钢来说，则未进行深入探讨.
针对光整机的设备特点，利用有限元分析软件Marc建立光整机三维动态模型.通过输入不同参数进行模拟，然后对比分析仿真结果，为尽可能消除色差提出一些改进措施.在此基础上，利用Marc强大的二次开发功能，通过VB编制光整轧制动态有限元模型自动生成程序，大大缩短光整轧制过程有限元模拟的建模时间.[3]
1建立三维动态有限元模型
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见表1.在整个建模过程中，采用通用三维光整轧制有限元模型[4]，将轧辊视为弹性体，带钢视为弹塑性体.考虑到带钢光整过程中的对称性，为节省计算时间，减少计算单元，取模型的1/2区域为分析对象，在厚度方向以板厚中心为对称面，取上半部分.[5]整个光整机三维动态有限元模型见图1.在仿真过程中，对带钢采取通过其尾部的刚性推板进行强迫咬入的方法，推板的速度略小于轧辊转动的线速度；当工作辊咬入带钢后，该刚性面后退，带钢通过其与工作辊之间的摩擦力向前运动.
3光整有限元模型自动生成程序
由于Marc人性化的输入界面以及强大的后处理能力，使得板材轧制过程有限元仿真被越来越多的人采用，但轧制过程中轧辊直径和带钢的厚度不尽相同，因此，每个轧机的轧制过程建模是个相当复杂、繁琐的过程.在建立光整轧制有限元模型时不难发现，对于采用不同弯辊力、辊速、摩擦因数以及对于同一厚度带钢在不同压下量的光整模拟，建模过程完全相同.在建模过程中，由于要定义不同的材料特性以及不同的接触和边界条件，容易出现错误，如果不能及时发现，会造成大量的时间浪费，同时，这部分重复的建模工作也会消耗很多时间.因此，开发一套光整轧制有限元模型的自动生成程序很有必要[6].
为满足特定用户的高级需要，Marc提供功能齐全、快捷方便的用户接口和相应的接口菜单，拥有许多对用户开放的用户子程序，方便Marc功能的扩充.用户可以利用VB语言编制用户子程序，根据自身需求实现对输入数据的修改，载荷情况、材料本构关系的定义，约束条件和边界条件的变更，特定数据的输出等，大大提高Marc的可用性.
本文通过人机交互界面，输入轧辊和带钢几何参数以及模拟时的相关参数.程序根据所输入的参数，调取已有的数据库文件，然后把输入的相关参数赋予文件中，最后点击“生成模型”按钮，就会由VB程序生成新的Mentat脚本语言dat文件[7]，点击“运行有限元”按钮，该程序会自动打开Marc，在很大程度上节省建模所需时间.光整轧制有限元模型自动生成程序界面见图5.
4结束语
采用弹塑性接触有限元法对IF钢的光整过程进行模拟，基于VB 6.0平台开发出一套光整轧制过程三维动态有限元模型自动生成程序，分析带钢表面应力与弯辊力和摩擦因数之间的关系.结果表明，弯辊力和辊速的改变对消除色差几乎没有影响，而不同的摩擦因数对于带钢表面色差现象影响很大.利用Marc强大的二次开发功能，通过VB编制光整轧制动态有限元模型自动生成程序，大大缩短平整轧制过程有限元模拟的建模时间，从根本上避免建模过程中出现错误的可能性，且方便那些对Marc有限元不太熟悉但又必须用其对光整过程进行模拟分析的人使用.
参考文献：
[1]白振华， 刘宏民， 李秀军， 等. 平整轧制工艺模型[M]. 北京： 冶金工业出版社， 2010.
[2]石磊， 王兴东， 彭炜， 等. 镀锌板纵向色差缺陷成因的有限元分析及控制[J]. 表面技术， 2012， 41（2）： 90-92.
SHI Lei， WANG Xingdong， PENG Wei， et al. FE Analysis of edge defects cause and defects control for skin-passed galvanized strip[J]. Surf Technol， 2012， 41（2）： 90-92.
[3]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（1）： 62-64.
ZHANG Xuena， ZHANG Xiaoping， HE Zonglin， et al. Based on Marc secondary development technology of strip rolling process simulation[J]. Mech Eng & Automation， 2008（1）： 62-64.
[4]王立萍， 李鸿， 李鹏来， 等. 宽厚板轧制过程有限元模拟分析[J]. 机械设计与制造， 2011（8）： 213-214.
WANG Liping， LI Hong， LI Penglai， et al. Finite element simulation and analysis for heavy plate rolling process[J]. Machinery Des & Manufacture， 2011（8）： 213-214.
[5]李九龄. 带钢连续热镀锌[M]. 北京： 冶金工业出版社， 1995.
[6]吴志贺. 四辊平整机轧制过程有限元仿真[D]. 秦皇岛： 燕山大学， 2007.
[7]陈火红， 尹伟奇， 薛小香. MSC Marc二次开发指南[M]. 北京： 科学出版社， 2004.（编辑陈锋杰）
关键词：光整机； IF钢； 色差； 二次开发
中图分类号：TG142.31；TP273文献标志码：B
0引言
在光整轧制过程中，由于某些工艺参数设置不合理，有时会导致带钢表面粗糙度分布不均匀，在视觉上就表现为色差.带材色差问题是影响表面质量的主要问题之一.[1]国内某冷轧厂在光整IF钢过程中，发现在带钢表面两侧各约100 mm范围内出现不同程度的色差现象.
对于光整色差问题，一些学者已有一定研究，石磊等[2]通过优化支承辊辊面端部尺寸，有效改善光整机在轧制极限板宽1 550 mm带钢时的色差现象，但对于任何厚度和宽度均会出现色差现象的IF钢来说，则未进行深入探讨.
针对光整机的设备特点，利用有限元分析软件Marc建立光整机三维动态模型.通过输入不同参数进行模拟，然后对比分析仿真结果，为尽可能消除色差提出一些改进措施.在此基础上，利用Marc强大的二次开发功能，通过VB编制光整轧制动态有限元模型自动生成程序，大大缩短光整轧制过程有限元模拟的建模时间.[3]
1建立三维动态有限元模型
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见表1.在整个建模过程中，采用通用三维光整轧制有限元模型[4]，将轧辊视为弹性体，带钢视为弹塑性体.考虑到带钢光整过程中的对称性，为节省计算时间，减少计算单元，取模型的1/2区域为分析对象，在厚度方向以板厚中心为对称面，取上半部分.[5]整个光整机三维动态有限元模型见图1.在仿真过程中，对带钢采取通过其尾部的刚性推板进行强迫咬入的方法，推板的速度略小于轧辊转动的线速度；当工作辊咬入带钢后，该刚性面后退，带钢通过其与工作辊之间的摩擦力向前运动.
3光整有限元模型自动生成程序
由于Marc人性化的输入界面以及强大的后处理能力，使得板材轧制过程有限元仿真被越来越多的人采用，但轧制过程中轧辊直径和带钢的厚度不尽相同，因此，每个轧机的轧制过程建模是个相当复杂、繁琐的过程.在建立光整轧制有限元模型时不难发现，对于采用不同弯辊力、辊速、摩擦因数以及对于同一厚度带钢在不同压下量的光整模拟，建模过程完全相同.在建模过程中，由于要定义不同的材料特性以及不同的接触和边界条件，容易出现错误，如果不能及时发现，会造成大量的时间浪费，同时，这部分重复的建模工作也会消耗很多时间.因此，开发一套光整轧制有限元模型的自动生成程序很有必要[6].
为满足特定用户的高级需要，Marc提供功能齐全、快捷方便的用户接口和相应的接口菜单，拥有许多对用户开放的用户子程序，方便Marc功能的扩充.用户可以利用VB语言编制用户子程序，根据自身需求实现对输入数据的修改，载荷情况、材料本构关系的定义，约束条件和边界条件的变更，特定数据的输出等，大大提高Marc的可用性.
本文通过人机交互界面，输入轧辊和带钢几何参数以及模拟时的相关参数.程序根据所输入的参数，调取已有的数据库文件，然后把输入的相关参数赋予文件中，最后点击“生成模型”按钮，就会由VB程序生成新的Mentat脚本语言dat文件[7]，点击“运行有限元”按钮，该程序会自动打开Marc，在很大程度上节省建模所需时间.光整轧制有限元模型自动生成程序界面见图5.
4结束语
采用弹塑性接触有限元法对IF钢的光整过程进行模拟，基于VB 6.0平台开发出一套光整轧制过程三维动态有限元模型自动生成程序，分析带钢表面应力与弯辊力和摩擦因数之间的关系.结果表明，弯辊力和辊速的改变对消除色差几乎没有影响，而不同的摩擦因数对于带钢表面色差现象影响很大.利用Marc强大的二次开发功能，通过VB编制光整轧制动态有限元模型自动生成程序，大大缩短平整轧制过程有限元模拟的建模时间，从根本上避免建模过程中出现错误的可能性，且方便那些对Marc有限元不太熟悉但又必须用其对光整过程进行模拟分析的人使用.
参考文献：
[1]白振华， 刘宏民， 李秀军， 等. 平整轧制工艺模型[M]. 北京： 冶金工业出版社， 2010.
[2]石磊， 王兴东， 彭炜， 等. 镀锌板纵向色差缺陷成因的有限元分析及控制[J]. 表面技术， 2012， 41（2）： 90-92.
SHI Lei， WANG Xingdong， PENG Wei， et al. FE Analysis of edge defects cause and defects control for skin-passed galvanized strip[J]. Surf Technol， 2012， 41（2）： 90-92.
[3]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（1）： 62-64.
ZHANG Xuena， ZHANG Xiaoping， HE Zonglin， et al. Based on Marc secondary development technology of strip rolling process simulation[J]. Mech Eng & Automation， 2008（1）： 62-64.
[4]王立萍， 李鸿， 李鹏来， 等. 宽厚板轧制过程有限元模拟分析[J]. 机械设计与制造， 2011（8）： 213-214.
WANG Liping， LI Hong， LI Penglai， et al. Finite element simulation and analysis for heavy plate rolling process[J]. Machinery Des & Manufacture， 2011（8）： 213-214.
[5]李九龄. 带钢连续热镀锌[M]. 北京： 冶金工业出版社， 1995.
[6]吴志贺. 四辊平整机轧制过程有限元仿真[D]. 秦皇岛： 燕山大学， 2007.
[7]陈火红， 尹伟奇， 薛小香. MSC Marc二次开发指南[M]. 北京： 科学出版社， 2004.（编辑陈锋杰）