·638· 北京科技大学学报 第33卷 3000H 表1仿真相关参数表 上轴 Table 1 Related parameters for simulation 物理量 数值 物理量 数值 三300 工作辊半径/m 0.6 轧辊弹性模量/GPa 210 0 16796 33592 3236 支承辊半径/m 0.8 轧件弹性模量/GPa 117 下轴 04 辊身接触长/m 2.25 轧件入口厚度/m 0.02 摩擦因数 0.25-0.35 轧件出口厚度/m 0.01 -3236L 16796 33592 偏移距1m 0.01 轧件材质 普通低碳钢 时间ms 屈服应力IMPa 134 正切弹性模数/MPa13.4 图5单道次轴向力波形 轧制速度1(ms) 3~5 轧件宽度/m 2 Fig.5 Axial force waveforms of single rolling passes 2000 上轴 三-2000L 0 4688 9375 写3358H 下轴 -3358 0 4688 9375 时间ms 图6双道次轴向力波形 图8轧辊交叉轧制三维模型 Fig.6 Axial force waveforms of double rolling passes Fig.8 Three-dimensional model of roll cross rolling 3500 设定轧辊交叉点位于12辊身处，交叉角分别 3000 为0°、0.004°、0.006°、0.008°、0.02°、0.04°、0.06° 2500 下轴 和0.08时轧辊轴向力的大小，结果如图9所示. 2000 量5m 3500 1000 上轴 3000 500 2500 10 20253035 40 三200 轧制力MN 图7轴向力与轧制力关系 1000 Fig.7 Relationship between axial force and rolling force 500 2 轴向力仿真研究 0.02 0.040.060.080.10 交叉角) 为了研究轧辊交叉角对轴向力的影响，利用 图9交叉角与轴向力的关系 Fig.9 Relationship of roll cross angle and axial force ANSYS软件对轧制过程中轧辊不同交叉形式和不 同交叉角组合下轴向力的变化规律进行仿真，仿真 从图中可以看出：微小的交叉角便可引起较高 时需要的基本参数见表1. 的轴向力：交叉角为0°时轴向力并不为零，仍存在 由于轧辊交叉轧制的非对称性，必须建立完整 100kN左右的轴向力；交叉角0~0.04°时轴向力随 的四辊交叉轧制模型.考虑轧辊在轧制过程中会有 着交叉角的变大急剧增加，当达到0.04°后，轴向力 一定弹性压扁，它将影响轧制力的大小及辊缝的实 趋于稳定 际分布，为了准确地反映轧制过程，模型由上下轧辊 辊系交叉按水平方向和垂直方向分共有16种 和带钢组成，带钢作为变形体，轧辊和带钢三维仿真 之多，其中水平交叉形式对轴向力影响最大.经过 模型如图8所示. 仿真表明在相同的交叉角下（例如0.04），辊间交北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 图 5 单道次轴向力波形 Fig． 5 Axial force waveforms of single rolling passes 图 6 双道次轴向力波形 Fig． 6 Axial force waveforms of double rolling passes 图 7 轴向力与轧制力关系 Fig． 7 Relationship between axial force and rolling force 2 轴向力仿真研究 为了研究轧辊交叉角对轴向力的影响，利用 ANSYS 软件对轧制过程中轧辊不同交叉形式和不 同交叉角组合下轴向力的变化规律进行仿真，仿真 时需要的基本参数见表 1． 由于轧辊交叉轧制的非对称性，必须建立完整 的四辊交叉轧制模型． 考虑轧辊在轧制过程中会有 一定弹性压扁，它将影响轧制力的大小及辊缝的实 际分布，为了准确地反映轧制过程，模型由上下轧辊 和带钢组成，带钢作为变形体，轧辊和带钢三维仿真 模型如图 8 所示． 表 1 仿真相关参数表 Table 1 Related parameters for simulation 物理量 数值 工作辊半径/m 0. 6 支承辊半径/m 0. 8 辊身接触长/m 2. 25 摩擦因数 0. 25 ～ 0. 35 偏移距/m 0. 01 屈服应力/MPa 134 轧制速度/( m·s － 1 ) 3 ～ 5 物理量 数值 轧辊弹性模量/GPa 210 轧件弹性模量/GPa 117 轧件入口厚度/m 0. 02 轧件出口厚度/m 0. 01 轧件材质 普通低碳钢 正切弹性模数/MPa 13. 4 轧件宽度/m 2 图 8 轧辊交叉轧制三维模型 Fig． 8 Three-dimensional model of roll cross rolling 设定轧辊交叉点位于 1 /2 辊身处，交叉角分别 为 0°、0. 004°、0. 006°、0. 008°、0. 02°、0. 04°、0. 06° 和 0. 08°时轧辊轴向力的大小，结果如图 9 所示． 图 9 交叉角与轴向力的关系 Fig． 9 Relationship of roll cross angle and axial force 从图中可以看出: 微小的交叉角便可引起较高 的轴向力; 交叉角为 0°时轴向力并不为零，仍存在 100 kN 左右的轴向力; 交叉角 0 ～ 0. 04°时轴向力随 着交叉角的变大急剧增加，当达到 0. 04°后，轴向力 趋于稳定． 辊系交叉按水平方向和垂直方向分共有 16 种 之多，其中水平交叉形式对轴向力影响最大． 经过 仿真表明在相同的交叉角下( 例如 0. 04°) ，辊间交 ·638·