第8期 张清东等：带钢板形翘曲变形行为的仿真 ·1007· 行分析.关于板形翘曲产生机理的理论研究基本 经过对现场C翘现象的跟踪调研和对平整轧 上没有报道 制过程的初步理论分析，提出关于带钢或钢板翘曲 (包括C翘和L翘)变形的假说：发生翘曲的根本原 1翘曲现象分析及产生机理假设 因是平整轧制过程中带钢上下表面的纵向延伸不相 某1220连退机组平整后带钢一直存在较为严 等，即带钢的塑性变形（主要是纵向延伸）沿厚度方 重的C翘（见图1），在线检测时实测翘度值一般在 向上的分布不均匀且关于钢板中平面不对称，相应 35~60mm,如表1所示，而当离线切分后则表现为 的不对称分布的纵向内应力因带钢整体变形协调性 同样严重的L翘或四角翘，远不能达到原设计要求 的制约而产生使带钢发生弯曲变形的力矩，当在线 的带钢翘曲度小于20mm的质量指标，无法满足用 带钢有张力作用且带钢无限长时带钢的横截面不能 户的要求，因此翘曲问题成为制约机组产品质量的 自由转动而导致C翘变形，当带钢被剪切成块状钢 重要问题. 板时钢板的横截面和纵截面都可以自由转动而导致 产生L翘或者四角翘变形.为了验证这一假说，通 过ANSYS有限元建立了仿真模型并进行了分析. 2翘曲机理的有限元验证 2.1有限元模型建立 2.1.1几何模型 取三维平板尺寸：长×宽×厚=a×b×h=800 mm×800mm×0.24mm,其总单元数为20×20× 5=2000,具体模型见图2 2.1.2约束条件 图1现场带钢C翘示意图 取钢板一个端点为坐标原点，长、宽、厚方向分 Fig.I Schematic diagram of cross bowing on site 别为x、y、z轴（图2），考虑其对称性，因此在y=a/2 表1某厂C翘情况实测值 处施加约束，y向位移U,=0,在x=b/2处施加约 Table 1 Measured values of cross bowing 束，x向位移U,=0;同时在正中心(y=a/2,x=b/ 卷号 厚度/mm 钢种 质检C翘量/mm 2)处施加约束z向位移U.=0. 8941052400 0.24 MR T-4CA 42 根据工厂实际情况，建立在线带钢模型（可以 8941052500 0.24 MR T-4CA 43 认为为无限长的钢卷)和离线钢板模型（分块的钢 8941052600 0.24 MR T-4CA 50 板)，分别给出端部约束 8941052700 0.24 MR T-4CA 45 (1)在线带钢模型：对于整长的钢卷，此时可以 认为带钢的长度方向是无限的，因此当取三维平板 .B. 4444444444444444444 , .B. .Br ··…每· 图2有限元仿真模型的约束条件.()在线带钢的仿真约束：(b)离线钢板的仿真约束 Fig.2 Constraints of models by finite element method (FEM):(a)constraints of strips on-ine:(b)constraints of strips offine第 8 期 张清东等: 带钢板形翘曲变形行为的仿真 行分析． 关于板形翘曲产生机理的理论研究基本 上没有报道． 1 翘曲现象分析及产生机理假设 某 1220 连退机组平整后带钢一直存在较为严 重的 C 翘( 见图 1) ，在线检测时实测翘度值一般在 35 ～ 60 mm，如表 1 所示，而当离线切分后则表现为 同样严重的 L 翘或四角翘，远不能达到原设计要求 的带钢翘曲度小于 20 mm 的质量指标，无法满足用 户的要求，因此翘曲问题成为制约机组产品质量的 重要问题． 图 1 现场带钢 C 翘示意图 Fig． 1 Schematic diagram of cross bowing on site 表 1 某厂 C 翘情况实测值 Table 1 Measured values of cross bowing 卷号 厚度/mm 钢种 质检 C 翘量/mm 8941052400 0. 24 MR T--4CA 42 8941052500 0. 24 MR T--4CA 43 8941052600 0. 24 MR T--4CA 50 8941052700 0. 24 MR T--4CA 45 图 2 有限元仿真模型的约束条件． ( a) 在线带钢的仿真约束; ( b) 离线钢板的仿真约束 Fig． 2 Constraints of models by finite element method ( FEM) : ( a) constraints of strips on-line; ( b) constraints of strips off-line 经过对现场 C 翘现象的跟踪调研和对平整轧 制过程的初步理论分析，提出关于带钢或钢板翘曲 ( 包括 C 翘和 L 翘) 变形的假说: 发生翘曲的根本原 因是平整轧制过程中带钢上下表面的纵向延伸不相 等，即带钢的塑性变形( 主要是纵向延伸) 沿厚度方 向上的分布不均匀且关于钢板中平面不对称，相应 的不对称分布的纵向内应力因带钢整体变形协调性 的制约而产生使带钢发生弯曲变形的力矩，当在线 带钢有张力作用且带钢无限长时带钢的横截面不能 自由转动而导致 C 翘变形，当带钢被剪切成块状钢 板时钢板的横截面和纵截面都可以自由转动而导致 产生 L 翘或者四角翘变形． 为了验证这一假说，通 过 ANSYS 有限元建立了仿真模型并进行了分析． 2 翘曲机理的有限元验证 2. 1 有限元模型建立 2. 1. 1 几何模型 取三维平板尺寸: 长 × 宽 × 厚 = a × b × h = 800 mm × 800 mm × 0. 24 mm，其总单元数为 20 × 20 × 5 = 2 000，具体模型见图 2． 2. 1. 2 约束条件 取钢板一个端点为坐标原点，长、宽、厚方向分 别为 x、y、z 轴( 图 2) ，考虑其对称性，因此在 y = a /2 处施加约束，y 向位移 Uy = 0，在 x = b /2 处施加约 束，x 向位移 Ux = 0; 同时在正中心( y = a /2，x = b / 2) 处施加约束 z 向位移 Uz = 0． 根据工厂实际情况，建立在线带钢模型( 可以 认为为无限长的钢卷) 和离线钢板模型( 分块的钢 板) ，分别给出端部约束． ( 1) 在线带钢模型: 对于整长的钢卷，此时可以 认为带钢的长度方向是无限的，因此当取三维平板 ·1007·