基于ABAQUS的四辊平整机刚度研究

基于 ABAQUS 的四辊平整机刚度研究 张瑶 陈敏 中冶赛迪技术研究中心有限公司 重庆 401133 摘 要 文中采用 ABAQUS 软件对四辊平整机进行仿真分析 研究网格尺寸对全模型和子结构模型的计算 精度和计算时间进行对比 得到牌坊和辊系的全模型网格方案最优 并将该方案运用到某钢厂平整机静压 靠仿真分析中 计算刚度与实测刚度误差在 5 以内 关键字 ABAQUS 四辊平整机 刚度 中文分类号 TF303 文献标示码 A Research on Stiffness of Four roll Temper Mill Based on ABAQUS Yao Zhang Min Chen CISDI Research Development Co Ltd Chongqing 401133 Abstract In this paper ABAQUS software is used to simulate the four roll mill and the calculation accuracy and calculation time of the whole model and the substructure model are compared The scheme is applied to the simulation of static pressure of a steel mill and the calculated stiffness and measured stiffness error are less than 5 Key words ABAQUS Four roller temper mill stiffness 1 引言 冷轧平整是一个小压下率的冷轧变形过程 是冷轧工艺上具有重要意义的一道生产工序 带钢经过平整后 可以消除带钢退火过程中产生的屈服平台 防止冲压成形时产生滑移线 同时也可以改善带钢的平直度 调整并给出带钢表面的光洁度和粗糙度 延伸率是平整轧制 过程中最重要的工艺参数 一般是在小变形量范围内对退火带钢进行平整 将屈服极限降低 到最小值 同时使屈服平台消失 1 但随着延伸率的增加 带钢又会发生加工硬化 使得屈 服极限升高 因此 延伸率应控制在既能消除屈服平台 又不产生加工硬化的范围之内 稳 定的延伸率控制是保证带钢质量的重要条件 2 对于单机架平整其主要控制手段有轧制力控 制和带钢张力控制等 该延伸率控制系统采用恒张力变轧制力的控制方式 如何合理的控制 轧制力 使带钢保持稳定的延伸率 以保证带钢的加工性能和表面质量就变的尤其重要 3 平整工艺的主要设备是平整机 冷轧平整机有 2辊和四辊 四辊平整机能施加弯辊力 能更好的控制板型 钢板的质量与平整机的刚度息息相关 本文采用有限元的方法 对平整 机各个零部件的刚度进行分析 同时研究网格尺寸对平整机刚度的影响 以及采用子结构的 方法对平整机进行分析 2 模型简介 根据力的转递路径 对平整机进行了简化 将一些小特征 倒角 小孔去掉 对垫片 套筒 油缸等进行简化 同时辊系中加入生产型号的带钢 模型如图 2 1 所示 在计算过程中分别采用细网格 如图 2 1 所示 网格尺寸 4cm 为细网格 网格尺寸 8cm 为粗网格 牌坊粗网格辊系细网格 牌坊细网格辊系粗网格 牌坊子模型分别对粗细辊系 模型进行了计算 图图 2 1 网格网格模型模型 模型中钢板采用弹塑性模型 其他零部件采用线弹性模型 底部与地面相接处采用固定 连接 地脚螺栓与地基相连接 轧辊操作侧约束水平自由度 传动侧放松水平自由度 3 计算结果 1 位移云图 图图 3 1 细网格模型细网格模型合位移云图合位移云图 图图 3 2 细网格模型细网格模型 Y 方向位移云图方向位移云图 统计所有模型计算结果见表 3 1 所示 对比结果可以发现 牌坊子结构 粗网格模型 对精度影响最大 牌坊子结构细网格计算时间最长 表表 3 13 1 统计各个模型计算时间和位移统计各个模型计算时间和位移 模型 合位移 Y 方向位移 计算时间 h 细网格 0 709 0 7087 2 6 牌坊粗网格 0 7089 0 7086 1 6 辊系粗网格 0 7101 0 7096 1 3 牌坊子结构 细网格 0 6902 0 6894 5 2 牌坊子结构 粗网格 0 6623 0 6599 3 6 2 工作辊的中心位移对比 图图 3 3 上轧辊中心上轧辊中心 Y 方向位移对比方向位移对比 图图 3 4 上轧辊中心上轧辊中心 Y 方向位移方向位移误差百分比误差百分比 4 总结 从计算结果中可以得到以下结论 1 表 3 1 中各模型与细网格模型对比可以得到 牌坊子结构 粗网格模型 对精度影 响最大 牌坊子结构细网格计算时间最长 完整模型牌坊粗网格辊系细网格模型从精度和计 算时间来看是最优方案 2 计算完成后分析辊系和牌坊对轧机刚度的贡献比例约 8 1 所以辊系对网格尺寸的敏 感性更大 3 图 3 3 是各个模型的上工作辊中心竖向位移 图 3 4 是各模型与细网格模型上工作辊 中心变形误差百分比 对比分析 完整模型中 牌坊粗网格模型误差约 0 01 辊系粗网格 模型误差约 7 子结构辊系细网格模型误差约 2 子结构辊系粗网格模型计算的辊子中心 刚度误约 12 在平整机刚度计算中 辊系网格尺寸的灵敏度高于牌坊的网格尺寸 在计算 过程中应注意辊系刚度 子结构计算虽然能减少网格量 但是计算时间长 网格尺寸对计算 精度影响大 所以不建议使用 根据以上几点 选择牌坊粗网格辊系细网格模型 对某钢厂平整机静压靠进行了实测验 证 研究发现数值仿真结果与实测误差在 5 以内 满足预期期望 该方案为以后平整机刚 度计算提供指导意见 5 参考文