D0L:10.13374.issn1001-053x.2013.06.013 第35卷第6期 北京科技大学学报 Vol.35 No.6 2013年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2013 基于宏观塑性变形的热轧板带力能模型 陶桂林)☒，罗辉)，吴忠良2)，胡超2) 1)武钢股份设备维修总厂，武汉4300802)武钢股份条材总厂，武汉430080 ☒通信作者，E-mai让：gtao2000@163.com 摘要从宏观塑性变形的角度，通过对轧制过程中动量变化的分析，提出了板带轧制的力能分析的微分形式和积分形 式，建立了轧制力和轧制力矩的理论公式.该公式摒弃了传统公式中采用过多的经验系数，清晰地揭示了轧制力、轧制 力矩、金属屈服强度、摩擦因数等各变量之间的相互关系，使得咬入角、中性角等有关变量的物理意义进一步明确.最 后通过对一次实际轧制过程的仿真计算初步验证了本文公式的正确性. 关键词热轧：数学模型：屈服条件：轧制力：力矩 分类号TG335.5 Mechanical model based on macro plastic deformation for hot-strip- rolling TAO Gui-lin 1),LUO Hui1),WU Zhong-liang),HU Chao2) 1)Equipment Maintenance Plant,Wuhan Iron and Steel Co.Ltd.,Wuhan 430080,China 2)Strip Product Plant,Wuhan Iron and Steel Co.Ltd.,Wuhan 430080,China Corresponding author,E-mail:gltao2000@163.com ABSTRACT Based on macro plastic deformation,the differential method and integral method were presented in analyzing hot-strip-rolling.Theoretic formulas for calculating the rolling force and rolling torque were concisely educed according to those methods.The theoretic formulas have got rid of excessively experimental parameters adopted in the traditional formulas,rationally expounded the physical meanings of such variables as bite angle and neutral angle,and disclosed the relationship among the rolling variables such as rolling force,rolling torque,yield strength of metal and friction factor.Finally,a detail comparison between the calculated and measured data is made by experimental rolling, which has basically verified the correctness of the proposed formulas for hot-strip-rolling. KEY WORDS hot rolling;mathematical models;yield conditions;rolling force;torque 热轧模型描述了热轧轧制过程中轧制力、轧制[]考虑了残余应变对轧制力的影响，给出了残余 力矩、带钢前后滑动率等力能参数与金属材料特应变工程计算方法：文献☑用Orowar公式计算轧 性、轧辊尺寸、带钢厚度等变量之间的依存关系.件的应力和应变，用有限差分法计算轧件的温度变 高精度预报轧制力和轧制力矩是准确进行轧机负荷 化，建立了温度变化和塑性变形计算相耦合的预报 分配、提高板带头部厚度命中率以及保证板形控制 模型：文献[3]将轧制力功系数和轧制力矩功系数 精度的关键.随着对板形板厚质量要求的不断提高， 的表达式统一为仅含“压下率”和“压扁半径与出口 建立高精度的轧制过程模型一直是板材生产的研究厚度之比”两个影响因子的简洁形式：文献4采 热点. 用有限元模拟结果对轧制力模型参数进行回归分 目前轧制力模型的研究大多建立在传统经验 析，提高预测精度；文献[⑤考虑轧件化学成分的 公式的基础之上，通过优化系数如接触弧长、变形 变化和道次残余应变的影响，改进了变形抗力的计 抗力的计算方法提高轧制力模型的精度.例如文献 算公式.这类方法虽然能够从物理机理出发改进系 收稿日期：2012-02-10第 35 卷 第 6 期 北 京 科 技 大 学 学 报 Vol. 35 No. 6 2013 年 6 月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun. 2013 基于宏观塑性变形的热轧板带力能模型 陶桂林1) ，罗 辉1)，吴忠良2)，胡 超2) 1) 武钢股份设备维修总厂，武汉 430080 2) 武钢股份条材总厂，武汉 430080 通信作者，E-mail: gltao2000@163.com 摘 要 从宏观塑性变形的角度，通过对轧制过程中动量变化的分析，提出了板带轧制的力能分析的微分形式和积分形 式，建立了轧制力和轧制力矩的理论公式. 该公式摒弃了传统公式中采用过多的经验系数，清晰地揭示了轧制力、轧制 力矩、金属屈服强度、摩擦因数等各变量之间的相互关系，使得咬入角、中性角等有关变量的物理意义进一步明确. 最 后通过对一次实际轧制过程的仿真计算初步验证了本文公式的正确性. 关键词 热轧；数学模型；屈服条件；轧制力；力矩 分类号 TG335.5 Mechanical model based on macro plastic deformation for hot-strip￾rolling TAO Gui-lin 1) , LUO Hui 1), WU Zhong-liang 2), HU Chao 2) 1) Equipment Maintenance Plant, Wuhan Iron and Steel Co. Ltd., Wuhan 430080, China 2) Strip Product Plant, Wuhan Iron and Steel Co. Ltd., Wuhan 430080, China Corresponding author, E-mail: gltao2000@163.com ABSTRACT Based on macro plastic deformation, the differential method and integral method were presented in analyzing hot-strip-rolling. Theoretic formulas for calculating the rolling force and rolling torque were concisely educed according to those methods. The theoretic formulas have got rid of excessively experimental parameters adopted in the traditional formulas, rationally expounded the physical meanings of such variables as bite angle and neutral angle, and disclosed the relationship among the rolling variables such as rolling force, rolling torque, yield strength of metal and friction factor. Finally, a detail comparison between the calculated and measured data is made by experimental rolling, which has basically verified the correctness of the proposed formulas for hot-strip-rolling. KEY WORDS hot rolling; mathematical models; yield conditions; rolling force; torque 热轧模型描述了热轧轧制过程中轧制力、轧制 力矩、带钢前后滑动率等力能参数与金属材料特 性、轧辊尺寸、带钢厚度等变量之间的依存关系. 高精度预报轧制力和轧制力矩是准确进行轧机负荷 分配、提高板带头部厚度命中率以及保证板形控制 精度的关键. 随着对板形板厚质量要求的不断提高， 建立高精度的轧制过程模型一直是板材生产的研究 热点. 目前轧制力模型的研究大多建立在传统经验 公式的基础之上，通过优化系数如接触弧长、变形 抗力的计算方法提高轧制力模型的精度. 例如文献 [1] 考虑了残余应变对轧制力的影响，给出了残余 应变工程计算方法；文献 [2] 用 Orowan 公式计算轧 件的应力和应变，用有限差分法计算轧件的温度变 化，建立了温度变化和塑性变形计算相耦合的预报 模型；文献 [3] 将轧制力功系数和轧制力矩功系数 的表达式统一为仅含 “压下率” 和 “压扁半径与出口 厚度之比” 两个影响因子的简洁形式；文献 [4] 采 用有限元模拟结果对轧制力模型参数进行回归分 析，提高预测精度；文献 [5] 考虑轧件化学成分的 变化和道次残余应变的影响，改进了变形抗力的计 算公式. 这类方法虽然能够从物理机理出发改进系 收稿日期：2012–02–10 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2013.06.013