马忠伟等：中厚板边部折叠模拟实验及机理研究 ·1633· 2.2.2有限元计算结果 应力为压应力和拉应力交替出现的，即相邻的两个单 第一道次纵轧的压下较小，而主要作用又仅在于 元一个受拉应力一个受压应力，相邻的两个单元所受 平整铸坯形状，形变较小，因此不分析第一道次纵轧对 应力不同是造成凹凸现象的主要原因.图中可看出在 缺陷形成的影响.铸坯经3道次横轧宽展后，在轧材 板材的表面出现折叠，在板材的边角部有凹凸现象发 的表面出现折叠缺陷并且在轧材侧面形成折叠，如图 生.对模型角部单元的位置进行跟踪，轧制前铸坯角 6(a)所示.铸坯侧面形成的折叠是由于在轧制过程中 部单元的编号8415，经轧制后缺陷处的单元编号也为 应力不同而造成的.通过等效应力在x方向的分量分 8415,表明该处缺陷由原始铸坯角部经过展宽轧制，流 布（图6(）)可看出，铸坯侧面单元在x方向上所受的 转到表面形成折叠所而造成的，如图7所示. (b) 图6宽展后铸坯侧边变形(a)及应力分布(b) Fig.6 Slab deformation (a)and stress distribution (b)after broadening 间 0 12810414 t251 254 255 256 2524250 26 50 图7轧制前(a)后(b)角部单元变形 Fig.7 Change of elements near the comer region before (a)and after (b)rolling 在轧制过程中，金属向入口侧流动容易，向出口侧 用下翻平到表面，并且形成压应变，而轧材原表面以及 流动较少，金属质点向入口侧流动形成后滑，向出口侧 轧材内部形成拉应变，在不同应变分布的作用下，角部 流动形成前滑.由于金属质点流动的不均匀性，进入 附近受到挤压向上突起.在横轧第2道次后，轧材角 变形区轧件的厚度逐渐减小，根据变形后体积不变的 部为压应变，并且在原角部靠近窄面区域也为压应变 原理，变形区内金属的质点运动速度不可能一样，进而 分布，原轧材表面以及轧材内部为拉应变分布，在此作 金属内质点所受的应力存在很大的差异 用下，第1道次形成的突起，在挤压作用下进一步向轧 图8中显示横轧宽展3道次过程中角部附近区域 材表面流转，并使得原始角部覆盖到原轧材表面形成 的等效应变x方向分量的分布.从图8(a)可看出，在 折叠，如图8(b)所示.图8(c)可看出该处的折叠缺陷 横轧第1道次后，角部以及附近的窄面在轧制力的作 完全被压入到轧材的表面，形成折叠缺陷 应变 应变 园变 图8不同道次下缺陷处的应变分布.(a)第1道次：(b)第2道次：(c)第3道次 Fig.8 Strain distribution of the defects under different passes:(a)first pass:(b)second pass:(c)third pass 2.3实验室模拟轧制结果 轧方式，生产热轧中厚板.为了探究工业生产轧制中 国内钢厂目前主要采用一次纵轧加多道(>2)横 折叠边部缺陷机制，本文通过实验室模拟轧制的方法，马忠伟等: 中厚板边部折叠模拟实验及机理研究 2. 2. 2 有限元计算结果 第一道次纵轧的压下较小，而主要作用又仅在于 平整铸坯形状，形变较小，因此不分析第一道次纵轧对 缺陷形成的影响． 铸坯经 3 道次横轧宽展后，在轧材 的表面出现折叠缺陷并且在轧材侧面形成折叠，如图 6( a) 所示． 铸坯侧面形成的折叠是由于在轧制过程中 应力不同而造成的． 通过等效应力在 x 方向的分量分 布( 图 6( b) ) 可看出，铸坯侧面单元在 x 方向上所受的 应力为压应力和拉应力交替出现的，即相邻的两个单 元一个受拉应力一个受压应力，相邻的两个单元所受 应力不同是造成凹凸现象的主要原因． 图中可看出在 板材的表面出现折叠，在板材的边角部有凹凸现象发 生． 对模型角部单元的位置进行跟踪，轧制前铸坯角 部单元的编号 8415，经轧制后缺陷处的单元编号也为 8415，表明该处缺陷由原始铸坯角部经过展宽轧制，流 转到表面形成折叠所而造成的，如图 7 所示． 图 6 宽展后铸坯侧边变形( a) 及应力分布( b) Fig． 6 Slab deformation ( a) and stress distribution ( b) after broadening 图 7 轧制前( a) 后( b) 角部单元变形 Fig． 7 Change of elements near the corner region before ( a) and after ( b) rolling 在轧制过程中，金属向入口侧流动容易，向出口侧 流动较少，金属质点向入口侧流动形成后滑，向出口侧 流动形成前滑． 由于金属质点流动的不均匀性，进入 变形区轧件的厚度逐渐减小，根据变形后体积不变的 原理，变形区内金属的质点运动速度不可能一样，进而 金属内质点所受的应力存在很大的差异． 图 8 中显示横轧宽展 3 道次过程中角部附近区域 的等效应变 x 方向分量的分布． 从图 8( a) 可看出，在 横轧第 1 道次后，角部以及附近的窄面在轧制力的作 用下翻平到表面，并且形成压应变，而轧材原表面以及 轧材内部形成拉应变，在不同应变分布的作用下，角部 附近受到挤压向上突起． 在横轧第 2 道次后，轧材角 部为压应变，并且在原角部靠近窄面区域也为压应变 分布，原轧材表面以及轧材内部为拉应变分布，在此作 用下，第 1 道次形成的突起，在挤压作用下进一步向轧 材表面流转，并使得原始角部覆盖到原轧材表面形成 折叠，如图 8( b) 所示． 图 8( c) 可看出该处的折叠缺陷 完全被压入到轧材的表面，形成折叠缺陷． 图 8 不同道次下缺陷处的应变分布． ( a) 第 1 道次; ( b) 第 2 道次; ( c) 第 3 道次 Fig． 8 Strain distribution of the defects under different passes: ( a) first pass; ( b) second pass; ( c) third pass 2. 3 实验室模拟轧制结果 国内钢厂目前主要采用一次纵轧加多道( ＞ 2) 横 轧方式，生产热轧中厚板． 为了探究工业生产轧制中 折叠边部缺陷机制，本文通过实验室模拟轧制的方法， · 3361 ·