热带钢轧机轧辊热变形的快速有限元模型.pdf

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1、第36卷第5期北京科技大学学报VoI．36N0．52014年5月JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijingMay2014热带钢轧机轧辊热变形的快速有限元模型孔繁甫¨，何安瑞，邵健¨，葛鲜玉1)北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京1000832)中国第二重型机械集团公司设计研究院，德阳618013函通信作者，E—mail：hami@ustb．edu．an摘要分析了解析法与简化方法的缺点，采用有限元法建立轧辊热变形计算模型．针对SLN过程中轧辊热变形计算数据特点，将计算任务分为负责静态数据准备的预计算和负责动态数据准备与热变

2、形求解的更新计算，换辊时进行预计算，计算任意时刻的热变形时只需进行更新计算，计算量远小于标准有限元程序．根据特殊处理的计算流程，编写了基于轴对称有限元法的轧辊热变形程序，其计算结果与ANSYS结果一致，精度均高于简化方法约30％．自编轧辊热膨胀有限元程序计算精度高，耗时少，满足在线热膨胀预报要求．关键词带钢轧机；热轧；板形控制；轧辊；热变形；有限单元法分类号TG333．17FiniteelementmodelforrapidlyevaluatingthethermalexpansionofrollsinhotstripmillsKONGFan-fu”，HEAn—rui旧，SHAO

3、Jian”，GEXian—yu1)NationalEngineeringResearchCenterforAdvancedRolling，UniversityofScience&TechnologyBeijing，Beijing100083，China2)Design＆ResearchInstitute，ChinaNationalE~hongGroupCo．，Deyang618013，China圜Correspondingauthor．E—mail：harui@ustb．edu．cnABSTRACTThedisadvantagesoftheanalyticalsolutionan

4、dthesimplifiedmethodwereanalyzedandathermalexpansionmodelwasestablishedbythefiniteelementmethod．Basedonthedatacharacteristicsoftherolls’geometryinarollingunit，thecalculationtaskwasdividedintopre—calculationresponsibleforstaticdatapreparationandrenewalcalculationresponsibleforrenewingdynamicda

5、taandthermalexpansion．Thepre—calculationwascalledonlyafterrollchangeandtherenewalcalculationwascalledwhenthethermalexpansiondatawasneededtobeupdated．Thisspecialtailoredflowcontributestoamuchsmallercomputationcomplexityincompari—sonwithstandardfiniteelementanalysis．Furthermore，thecorresponding

6、programwascompiledaccordingtothetailoredflowanditsresultsareinagreementwiththosebyANSYS，withtheaccuracyofabout30％higherthanthesimplifiedmethod．Duetohi【ghaccura—cyandshortcalculationtime，thishome—madefiniteelementanalysisprogramispromisingtobeimplementedinonlineapplicationsforevaluatingthether

7、malexpansionofrolls．KEYWORDSstripmills；hotrolling；shapecontrol；rolls；thermalexpansion；finiteelementmethod在热轧带钢生产过程中，工作辊的热变形与辊础部分之一。其计算精度对产品板形质量有直接缝凸度在同一数量级，对带钢凸度及平坦度的影响关系．非常显著．同时，轧辊的热变形是影响辊间接触压在轧辊热辊形的研究中，文献[1—9]都将轧辊力分布的主要因素之一，对工作辊挠曲有重要影响．温度场与