h型钢万能轧制腹板厚度变化分析

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1、H型钢万能轧制腹板厚度变化分析李浩章静孙中建曹杰（安徽工业大学安徽马鞍山243002）摘要：借助有限元分析软件MSC.Superform对H型钢万能轧制过程进行了模拟，着重讨论了万能轧制过程中翼缘与腹板体积比不同对轧件出变形区后，腹板厚度反弹增厚的影响。从模拟结果可以看出，当腹板的延伸大于翼缘的延伸时，轧件出变形区后出现腹板增厚现象，且体积比越大腹板反弹增厚量越大。关键词：H型钢；腹板厚度；变形；有限元法AnalysisofwebthicknesschangeduringUniversalRol

2、lingofH-beamLIhao,ZHANGjing,SUNzhong-jian,CAOjie(Schoolofmaterials,AnhuiUniversityofTechnology,Ma’anshan243002,China)Abstract:WiththeaidoffiniteelementanalysissoftwareofMSC.Superform,universalrollingofH-beamissimulated,andwebthicknesschangeduringther

3、ollingprocessisdiscussedmainly.Itindicatesthattheelongationcoefficientofwebislargerthanthatofflange,webthicknessisincreasedasitcomesoutoftherollgapandthemorelargevolumerationoftheflangeandweb,themorebigthewebthickness.Keywords:H-beam;webthickness;def

4、ormation;FEM1前言随着H型钢应用的日益广泛，人们对其形状尺寸的要求越来越高；由于H型钢腹板宽展受到翼缘的限制，使得腹板无法在宽度方向自由宽展，而使其在厚度方向有所变化，且其变化与翼缘与腹板体积比有关。文献[1]对H型钢万能轧制过程进行了模拟，并给出了腹板出变形区后厚度反弹增厚现象分析。作者采用有限元分析软件MSC.Superfprm以294×200×8×12柱型H型钢的第三道次轧件为模型，分析万能轧制腹板厚度变形特点，有助于对此问题的进一步认识。2有限元模型与边界条件2.1孔型、轧机

5、布置与压下规程图1孔型形状及轧机布置万能轧制的孔型由一对上下水平辊和一对左右立辊构成，其孔型图如图1所示。由于轧件和孔型都是对称的，在模拟过程中取轧件的1/4为研究对象，孔型的尺寸参数均来自生产现场，水平辊辊径为1400mm,立辊辊径为900mm。第三道次轧后轧件尺寸为270×230.3×26.3×50.5，其1/4轧件断面尺寸如图2所示。在腹板内高与翼缘宽度尺寸不变的情况下，翼缘厚度分别变为原厚度的60%、70%、80%、90%、110%、120%、130%、140%、150%、160%。本文

6、采用腹板压下率为33.79%，翼缘压下率为25.79%，翼缘与腹板的压下率之比为0.76，其轧制参数见表1。图21/4轧件断面尺寸表1轧制参数翼缘与腹板体积之比腹板厚度mm翼缘厚度mm腹板辊缝mm压下率%翼缘辊缝mm压下率%轧制速度m/s温度℃1.9713.1530.38.6033.7922.4925.795.7110502.29—35.35——26.23———2.62—40.4——29.98———2.95—45.45——33.73———3.28—50.5——37.48———3.6—55.55—

7、—41.22———3.93—60.6——44.97———4.26—65.65——48.72———4.59—70.7——52.47———4.91—75.75——56.21———5.24—80.8——59.87———2.2坯料、材质与单元划分轧件的材质取Q235，材料的热物理性能参数和变形抗力模型取自MSC.Superform材料库，其长度方向应保证有够实验分析的稳态轧制长度以及能够消除边界效应的影响，综合考虑长度取为1200mm，单元类型选择8节点6面体单元，单元数目取5160～8820个。2.3

8、初始条件与边界条件初始条件：轧件的入口轧制温度为1050℃，轧辊表面温度取250℃。边界条件如下：（1）摩擦边界条件：轧制过程中水平辊为主动辊，立辊为从动辊，从动辊在轧件对轧辊的摩擦力作用下转动，轧件对轧辊的摩擦力方向沿轧辊的切线方向朝前，轧辊对轧件的摩擦作用力则相反，与轧件的前进方向相反。不考虑立辊轧制时的前后滑，可以认为轧件与立辊之间的摩擦为滚动摩擦，其值与水平辊的摩擦相比略较小。本文接触面上的摩擦采用库仑摩擦定律，水平轧辊与轧件之间的摩擦系数取0.35，立辊与轧件的摩擦系数取为0.33。（