,1216, 北京科技大学学报 第32卷 验或有限元方法，研究了导向辊辊形对带钢瓢曲变 3所示 形的影响，但他们大多以单锥度辊为研究对象，随 着连退技术和工艺的发展和进步，双锥度辊在连退 炉的高温炉段得到了广泛的应用.但是，目前为止， 关于双锥度辊形状参数对带钢瓢曲变形的影响，并 未见详细报导，因此，研究双锥度辊形状参数对带 钢瓢曲变形的影响是十分必要的， 450.250 表1给出的是某厂连退生产中使用的炉辊辊 图2双锥度辊形状及尺寸（单位：mm) 形.从加热段到快冷段等温度较高的炉段，使用双 Fg 2 Double taper moller shape and dinension (unit mm) 锥度辊：在时效段和终冷段等低温炉段，使用单锥度 辊，现场观测发现，带钢在加热段和均热段等高温 炉段常发生瓢曲变形， 表1某钢厂炉辊辊形 Tabl I Fumace moller shape n a steel factory 炉辊辊形 连续退火炉炉段 双锥度辊 加热段、均热段、缓冷段、快冷段 单锥度辊 时效段、终冷段 1有限元模型 1.1仿真炉段的选择 P 在连退炉均热段，带钢温度最高，带钢很容易发 图3计算模型的示意图 生瓢曲变形，因此选择均热段的带钢进行研究，根 Fig 3 Schematic diagnm of the computing model 据现场工艺规定，选取带钢温度为830℃、张力为 1.3带钢材料模型 6.5kW的工况进行有限元计算 带钢泊松比v=0.3采用文献[13-14]中通过 1.2建模 实验得到的连续退火炉内带钢力学性能表达式： 考虑到连退炉内的空间对称性和周期性，建立 E=208639.8-0.21T (1) 一个辊子加一半带钢的模型进行计算分析·有限元 o.=459.62exp(-0.0044T) (2) 模型如图1所示，其中双锥度辊为刚性体. 式中，E为弹性模量，MPao.为屈服强度，MPaT为 带钢温度，℃.假设均热段带钢温度分布均匀，不考 虑温差的影响，可知，带钢温度为830℃时，E= 63970.8MPao.=11.9MPa 1.4边界条件及载荷 双锥度辊固定不动，在带钢纵向对称线的节点 上施加横向对称约束，将张应力分步加载到带钢两 截断边上（图3） 图1有限元模型 1.5计算工况 Fig 1 Finite elmentmodel 改变双锥度辊的形状参数，对模型进行弹塑性 (1)双锥度辊形状及尺寸·采用的双锥度辊形 静力计算，将张应力6.8MPa(对应于张力6.5kN) 状及尺寸如图2所示，上下双锥度辊间距为20m,其 按线性形式逐步加载到带钢上，分析双锥度辊形状 中D表示双锥度辊平直段的直径，C、C分别表示双锥 参数对带钢应力和应变的影响， 度辊的两个锥度，L表示双锥度辊平直段的长度 2计算与分析 (2)带钢模型.带钢模型为平板带钢，宽度为 1600mm,厚度为0.6mm,带钢单元为四边形薄壳单 2.1带钢应力应变分布 元，带钢两截断边位于上下两导向辊中间位置，如图 计算双锥度辊附近带钢应力应变分布情况，计北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 验或有限元方法‚研究了导向辊辊形对带钢瓢曲变 形的影响‚但他们大多以单锥度辊为研究对象．随 着连退技术和工艺的发展和进步‚双锥度辊在连退 炉的高温炉段得到了广泛的应用．但是‚目前为止‚ 关于双锥度辊形状参数对带钢瓢曲变形的影响‚并 未见详细报导．因此‚研究双锥度辊形状参数对带 钢瓢曲变形的影响是十分必要的． 表 1给出的是某厂连退生产中使用的炉辊辊 形．从加热段到快冷段等温度较高的炉段‚使用双 锥度辊；在时效段和终冷段等低温炉段‚使用单锥度 辊．现场观测发现‚带钢在加热段和均热段等高温 炉段常发生瓢曲变形． 表 1 某钢厂炉辊辊形 Ｔａｂｌｅ1 Ｆｕｒｎａｃｅｒｏｌｌｅｒｓｈａｐｅｉｎａｓｔｅｅｌｆａｃｔｏｒｙ 炉辊辊形 连续退火炉炉段 双锥度辊 加热段、均热段、缓冷段、快冷段 单锥度辊 时效段、终冷段 1 有限元模型 1∙1 仿真炉段的选择 在连退炉均热段‚带钢温度最高‚带钢很容易发 生瓢曲变形‚因此选择均热段的带钢进行研究．根 据现场工艺规定‚选取带钢温度为 830℃、张力为 6∙5ｋＮ的工况进行有限元计算． 1∙2 建模 考虑到连退炉内的空间对称性和周期性‚建立 一个辊子加一半带钢的模型进行计算分析．有限元 模型如图 1所示‚其中双锥度辊为刚性体． 图 1 有限元模型 Ｆｉｇ．1 Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ （1） 双锥度辊形状及尺寸．采用的双锥度辊形 状及尺寸如图2所示‚上下双锥度辊间距为20ｍ‚其 中 Ｄ表示双锥度辊平直段的直径‚Ｃ1、Ｃ2分别表示双锥 度辊的两个锥度‚Ｌ表示双锥度辊平直段的长度． （2） 带钢模型．带钢模型为平板带钢‚宽度为 1600ｍｍ‚厚度为 0∙6ｍｍ‚带钢单元为四边形薄壳单 元‚带钢两截断边位于上下两导向辊中间位置‚如图 3所示． 图 2 双锥度辊形状及尺寸 （单位：ｍｍ） Ｆｉｇ．2 Ｄｏｕｂｌｅｔａｐｅｒｒｏｌｌｅｒｓｈａｐｅａｎｄｄｉｍｅｎｓｉｏｎ（ｕｎｉｔ：ｍｍ） 图 3 计算模型的示意图 Ｆｉｇ．3 Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｃｏｍｐｕｔｉｎｇｍｏｄｅｌ 1∙3 带钢材料模型 带钢泊松比 ν＝0∙3‚采用文献 ［13--14］中通过 实验得到的连续退火炉内带钢力学性能表达式： Ｅ＝208639∙8—0∙21Ｔ 2 （1） σｓ＝459∙62ｅｘｐ（—0∙0044Ｔ） （2） 式中‚Ｅ为弹性模量‚ＭＰａ；σｓ为屈服强度‚ＭＰａ；Ｔ为 带钢温度‚℃．假设均热段带钢温度分布均匀‚不考 虑温差的影响．可知‚带钢温度为 830℃时‚Ｅ＝ 63970∙8ＭＰａ‚σｓ＝11∙9ＭＰａ． 1∙4 边界条件及载荷 双锥度辊固定不动‚在带钢纵向对称线的节点 上施加横向对称约束‚将张应力分步加载到带钢两 截断边上 （图 3）． 1∙5 计算工况 改变双锥度辊的形状参数‚对模型进行弹塑性 静力计算‚将张应力 6∙8ＭＰａ（对应于张力 6∙5ｋＮ） 按线性形式逐步加载到带钢上‚分析双锥度辊形状 参数对带钢应力和应变的影响． 2 计算与分析 2∙1 带钢应力应变分布 计算双锥度辊附近带钢应力应变分布情况‚计 ·1216·