Y型三辊连轧过程仿真分析

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1、【Y型三辊连轧过程仿真分析】【Y型三辊连轧过程仿真技术分析】Y型轧机是由三个互成120〫分布的盘状轧辊构成，由于轧辊布置呈大写字母“Y”而得名。由Y型三辊轧机组成的孔型可以实现“无扭转、微张力”轧制工艺，另外轧件在Y型轧机孔型中呈平面受压状态，使得轧件附加变形很少。当轧制强度较高、塑性较差的金属轧件时，可以使产品表面质量好、劈头少、成材率高。Y型轧机所采用的三辊孔型系统具有很好的适应性。由于不同的金属有不同的宽展特性，因此，一般情况下，轧制不同的金属应采用不同的孔型，即需要换辊。但在Y型轧机上，宽展和张力互相制约，不同材料的宽展特性在与张力的相互影响下可

2、得到自动补偿，因此，在改变轧件材质时，只要规格相同，Y型轧机通常无需换辊。²有限元模型的建立现将直径为Φ11的圆钢送入四连轧机架中轧制，钢种属于不锈钢，开轧温度是950℃，轧件出口速度是8m／s。轧辊孔型系统采用平三角孔型和圆孔型相互交替的形式，其各道次孔型图见下图。根据热力藕合大变形弹塑性有限元法建立轧件以及轧辊等接触体的三维有限元模型，如下图。轧辊假设为刚性体，其名义直径为Φ250mm。轧件为变形体，选择八节点六面体单元，来处理热连轧过程中轧件的热力耦合大变形问题。3²模拟结果及分析1）连轧时各阶段的变形四机架连轧时轧件在反Y型和正Y型交替孔型中的变

3、形如下图。当增量步为24步时开始咬入，进入第一机架(反Y型机架，平三角孔型)；当增量步为266步对进入第二机架(正Y型机架，圆孔型)；当增量步为382步时进入第三机架(反Y型机架，平三角孔型)；当增量步为495步时进入第四机架(正Y型机架，圆孔型)，到增量步为800步时整个连轧过程结束。从下图可以看出，当轧件从平三角孔型出来后产生了宽展，并且宽展是不均匀的，在靠近轧辊的地方宽展小，因为越靠近轧辊所受的约束力越大，从而在辊缝中央产生了鼓肚。²轧制力和轧制力矩根据模拟仿真结果可以得出四机架连轧过程各个道次轧制力、轧制力矩的变化值，见下图。图为在平三角一圆孔型

4、中连轧1／6轧件的轧制力和轧制力矩随增量步(时间)变化的曲线。从图中可以看出，轧制力和轧制力矩具有相同的变化趋势，当轧件进入下一道次时，前一道次的轧制力和轧制力矩有所降低，所以整个过程属于带张力轧制过程。3因为正Y型机架轧辊的轴线不和x、Y轴平行，在模拟过程中正Y型机架轧辊的轴线和x轴的夹角是30〫，所以在计算轧制力矩时，应把Mx、My合并。下表列出了模拟仿真的各个道次的最大轧制力和轧制力矩。根据表中的数据，验算所选轧辊的强度，选择轴承。表1模拟3【结论】用大变形弹塑性热力耦合有限元法可以模拟仿真Y型三辊轧机连轧过程，准确有效地预测轧件的变形、轧辊的轧制

5、力和轧制力矩等参数的变化情况，使轧制制度的确定更具有理论依据和可靠性，减少试轧过程的损耗。3