第2期 杨春彦等：热连轧粗轧水平辊多道次可逆轧制宽展有限元模拟 ,229. 稳定轧制阶段，头尾的失宽量及失宽长度略有不同， 不是可逆轧制的绝对现象，这种现象与道次压下量 且尾部的失宽量大于头部，尾部的失宽量大于头部 有关 的现象与立轧-平轧第1道次轧制模拟的规律相 相同规格的轧件经过三个不同的轧制规程后， 反，其原因是：轧件经过可逆轧制，在第2道次轧制 在得到相同厚度的中间坯的情况下，计算了不同的 时，轧件的尾部变成了头部，轧件的头部变成了尾 轧制规程下轧制压力、轧制力矩和轧制功率的变化， 部，导致了轧件尾部的失宽量大于头部：虽然经过第 以及在不同的轧制规程下得到中间坯的宽度变化， 3道次的轧制，但第3道次的压下量较第2道次小， 取轧件规格1280mm×135mm,中间坯的厚度为40 对第2道次造成的尾部失宽不能给子及时弥补，这 mm,其轧制规程见表1 表1不同轧制规程的计算结果比较 Table 1 Results of various molling schedules 轧制 出口高度/出口宽度/ 压下量/ 压下率/ 速度/ 轧制压力/轧制力矩/轧制功率/ 道次 温度/ 规程 mm mm mm % ℃ (ms) kN (kN.m) kW 95 1285.4 40 和 1150 1.6 17662 2357 6756 规程1 60 1293.0 35 动 1145 2.1 19267 2405 9048 40 1296.5 20 21 1137 3.0 15047 1420 7631 89 1287.0 46 48 1150 1.6 20224 2894 8295 规程2 2 9 1294.0 30 32 1145 2.1 17173 1984 7466 40 1296.8 19 20 1137 3.0 14466 1330 7150 85 1288.0 50 3 1150 1.6 21909 3269 9369 规程3 2 55 1295.0 30 31 1145 2.1 17522 2025 7618 3 40 1296.0 15 16 1137 3.0 12005 981 5272 从表1可以看出，在三种不同的轧制规程下，相 度变化，如图3所示.图中有三个时间段的近似于 同规格的轧件，在相同的相对压下量（绝对厚度压 水平线的台阶，这是平轧后节点在各道次的宽展变 下量与轧件原始厚度之比)下，得到相同规格的中 化，最后时间段的宽展则是轧件一侧的绝对宽展，图 间坯，所产生的轧制力和消耗的能量不同，但相同规 中的宽展曲线完整地描述了各个道次的轧制过程， 格的轧件经过不同的轧制规程轧制出相同厚度的中 图3中标有字母“G”的曲线是横截面上表面的节 间坯，模拟计算得到的中间坯的宽度相差很小 点，在轧制过程中上表面的节点受到摩擦力的作用， 综上分析，可见轧制规程对中间坯的宽度变化 有向上翻的趋势，所以，上表面节点的宽展量较其 关系不大，但是，不同的轧制规程所消耗能量不同， 他各层的节点的宽展小.图3(c)中G曲线第3道 所产生的轧制力和轧制力矩也不同，因此，制定合 次的宽展小于第2道次的宽展，其原因是：一方面是 理的轧制规程很重要，合理的轧制规程不但可以减 上表面的节点受到摩擦力的作用，轧件有向上翻的 少轧制力和轧制力矩的波动，保证设备安全高效运 趋势；另一方面与道次压下率有关， 行，而且可以降耗增效，此模拟过程为制定合理的 这些节点的宽度变化曲线完整地体现了热连轧 轧制规程提供了基础， 带钢多道次可逆轧制过程的宽展变化，对了解各道 次的宽度变化、各道次下不同厚度压下量的宽展及 4不同规格轧件模拟计算 得到不同厚度中间坯的宽展有一定的参考意义， 对粗轧中常用的轧件宽度为110012801450 图4描述了不同规格的板坯经过三个道次的可 和1590mm,厚度为135mm的轧件进行了三个道次 逆轧制，轧制出不同厚度中间坯的终轧宽度变化，图 的连续可逆轧制模拟计算.对轧件规格为1280mm 中R表示水平辊直径，从图中可以看出，水平辊直 ×135mm的轧件宽度变化过程进行了分析，取中间 径的增加有利于逆宽轧制，此轧制宽展变化可以作 稳定轧制阶段横截面端部的各节点，利用LS一PRE 为其他规格宽展变化的参考，对于其他规格，可通 POSTD后处理器分析横截面各点沿高向分布的宽 过相邻曲线的插值方法求得第 2期 杨春彦等： 热连轧粗轧水平辊多道次可逆轧制宽展有限元模拟 稳定轧制阶段‚头尾的失宽量及失宽长度略有不同‚ 且尾部的失宽量大于头部．尾部的失宽量大于头部 的现象与立轧--平轧第 1道次轧制模拟的规律相 反‚其原因是：轧件经过可逆轧制‚在第 2道次轧制 时‚轧件的尾部变成了头部‚轧件的头部变成了尾 部‚导致了轧件尾部的失宽量大于头部；虽然经过第 3道次的轧制‚但第 3道次的压下量较第 2道次小‚ 对第 2道次造成的尾部失宽不能给予及时弥补．这 不是可逆轧制的绝对现象‚这种现象与道次压下量 有关． 相同规格的轧件经过三个不同的轧制规程后‚ 在得到相同厚度的中间坯的情况下‚计算了不同的 轧制规程下轧制压力、轧制力矩和轧制功率的变化‚ 以及在不同的轧制规程下得到中间坯的宽度变化． 取轧件规格 1280ｍｍ×135ｍｍ‚中间坯的厚度为 40 ｍｍ‚其轧制规程见表 1． 表 1 不同轧制规程的计算结果比较 Ｔａｂｌｅ1 Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｒｏｌｌｉｎｇｓｃｈｅｄｕｌｅｓ 轧制 规程 道次 出口高度／ ｍｍ 出口宽度／ ｍｍ 压下量／ ｍｍ 压下率／ ％ 温度／ ℃ 速度／ （ｍ·ｓ－1） 轧制压力／ ｋＮ 轧制力矩／ （ｋＮ·ｍ） 轧制功率／ ｋＷ 1 95 1285∙4 40 42 1150 1∙6 17662 2357 6756 规程 1 2 60 1293∙0 35 37 1145 2∙1 19267 2405 9048 3 40 1296∙5 20 21 1137 3∙0 15047 1420 7631 1 89 1287∙0 46 48 1150 1∙6 20224 2894 8295 规程 2 2 59 1294∙0 30 32 1145 2∙1 17173 1984 7466 3 40 1296∙8 19 20 1137 3∙0 14466 1330 7150 1 85 1288∙0 50 53 1150 1∙6 21909 3269 9369 规程 3 2 55 1295∙0 30 31 1145 2∙1 17522 2025 7618 3 40 1296∙0 15 16 1137 3∙0 12005 981 5272 从表 1可以看出‚在三种不同的轧制规程下‚相 同规格的轧件‚在相同的相对压下量 （绝对厚度压 下量与轧件原始厚度之比 ）下‚得到相同规格的中 间坯‚所产生的轧制力和消耗的能量不同‚但相同规 格的轧件经过不同的轧制规程轧制出相同厚度的中 间坯‚模拟计算得到的中间坯的宽度相差很小． 综上分析‚可见轧制规程对中间坯的宽度变化 关系不大‚但是‚不同的轧制规程所消耗能量不同‚ 所产生的轧制力和轧制力矩也不同．因此‚制定合 理的轧制规程很重要．合理的轧制规程不但可以减 少轧制力和轧制力矩的波动‚保证设备安全高效运 行‚而且可以降耗增效．此模拟过程为制定合理的 轧制规程提供了基础． 4 不同规格轧件模拟计算 对粗轧中常用的轧件宽度为 1100、1280、1450 和 1590ｍｍ‚厚度为 135ｍｍ的轧件进行了三个道次 的连续可逆轧制模拟计算．对轧件规格为 1280ｍｍ ×135ｍｍ的轧件宽度变化过程进行了分析‚取中间 稳定轧制阶段横截面端部的各节点‚利用 ＬＳ--ＰＲＥ- ＰＯＳＴＤ后处理器分析横截面各点沿高向分布的宽 度变化‚如图 3所示．图中有三个时间段的近似于 水平线的台阶‚这是平轧后节点在各道次的宽展变 化‚最后时间段的宽展则是轧件一侧的绝对宽展‚图 中的宽展曲线完整地描述了各个道次的轧制过程． 图 3中标有字母 “Ｇ”的曲线是横截面上表面的节 点‚在轧制过程中上表面的节点受到摩擦力的作用‚ 有向上翻的趋势．所以‚上表面节点的宽展量较其 他各层的节点的宽展小．图 3（ｃ）中 Ｇ曲线第 3道 次的宽展小于第 2道次的宽展‚其原因是：一方面是 上表面的节点受到摩擦力的作用‚轧件有向上翻的 趋势；另一方面与道次压下率有关． 这些节点的宽度变化曲线完整地体现了热连轧 带钢多道次可逆轧制过程的宽展变化‚对了解各道 次的宽度变化、各道次下不同厚度压下量的宽展及 得到不同厚度中间坯的宽展有一定的参考意义． 图 4描述了不同规格的板坯经过三个道次的可 逆轧制‚轧制出不同厚度中间坯的终轧宽度变化‚图 中 Ｒｈ表示水平辊直径．从图中可以看出‚水平辊直 径的增加有利于逆宽轧制．此轧制宽展变化可以作 为其他规格宽展变化的参考．对于其他规格‚可通 过相邻曲线的插值方法求得． ·229·