[发明专利]一种厚钢板同径异速蛇形轧制力能参数的计算方法

摘要

一种厚钢板同径异速蛇形轧制力能参数的计算方法，属于厚板塑性成形领域；特征是根据蛇形轧制变形区接触面摩擦力的方向，将变形区分为后滑区Ⅰ、搓扎区Ⅱ、前滑区Ⅲ和反弯区Ⅳ四部分；这四个区域并不一定同时存在，根据咬入角和中性角的关系初步确定变形区组成状态；根据变形区组成状态、初始条件、边界条件，确定轧制力和轧制力矩的计算模型；本发明能够精确预测轧制力和轧制力矩，为蛇形轧制工艺设计和轧机结构设计提供理论依据。

主权项

1.一种厚钢板同径异速蛇形轧制力能参数的计算方法，其特征在于具体计算步骤是：1)计算同径异速蛇形轧制咬入角根据蛇形轧制变形区几何关系确定上、下工作辊压下量Δh1、Δh2计算公式分别为：式中：式中：R—工作辊半径，H—钢板轧前厚度，h0—钢板轧后厚度，d—错位量；同径异速蛇形轧制上、下工作辊咬入角α1、α2计算公式分别为：变形区长度计算公式：2)计算同径异速蛇形轧制中性角蛇形轧制上、下工作辊的前滑值S1、S2计算公式分别为：式中：v0—变形区出口速度，v1、v2—分别为上、下工作辊表面线速度；根据蛇形轧制变形区几何关系确定上、下工作辊中性角γ1、γ2计算公式分别为：3)计算轧件材料屈服准则根据Von‑Miss屈服准则确定轧件材料的屈服准则为：式中：σx、σy—分别为轧件材料受到的x、y方向上的正应力，σs—轧件材料的流变应力，m—摩擦系数；考虑到σ_x＝q，σ_y＝‑p，得4)塑性变形区单位压力根据变形区接触面摩擦力的方向将变形区分为后滑区(Ⅰ)、搓扎区(Ⅱ)、前滑区(Ⅲ)、反弯区(Ⅳ)四部分；基于主应力法确定变形区内(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)的单位压力计算模型分别为：5)计算轧制力和轧制力矩根据上、下工作辊咬入角α1、α2和上、下工作辊中性角γ1、γ2的关系初步确定变形区组成状态；根据变形区组成状态、初始条件、边界条件确定轧制力、轧制力矩计算模型；在上工作辊抛出点O，边界条件为：x＝0、q＝0，因此得代入式(14)得到C_Ⅳ；当γ₁≥α₁、γ₂＝0时，变形区由搓轧区(Ⅱ)和反弯区(Ⅳ)组成；此时在变形区入口处，边界条件为：x＝l、q＝0，因此得代入式(12)得到C_Ⅱ；单位压力沿接触弧积分，即得到同径异速蛇形轧制轧制力：式中：B—轧件宽度，l—变形区长度；通过计算沿上、下工作辊接触弧上的摩擦力的力矩得到上、下工作辊的轧制力矩：式中：k为剪切变形抗力；当γ₁＜α₁、γ₂＝0时，变形区由后滑区(Ⅰ)、搓轧区(Ⅱ)和反弯区(Ⅳ)三者组成；此时在变形区入口处，边界条件为：x＝l、q＝0，因此得代入式(11)得到C_Ⅰ；因为在x＝d处有pⅡ＝pⅣ，计算得到CⅡ；在x＝xn1处，有pⅠ＝pⅡ，因此计算得到上工作辊处中性点xn1；单位压力沿接触弧积分，即得到同径异速蛇形轧制轧制力：通过计算沿上、下工作辊接触弧上的摩擦力的力矩得到上、下工作辊的轧制力矩：当γ₁＜α₁、γ₂＜α₂时，变形区由后滑区(Ⅰ)、搓轧区(Ⅱ)、前滑区(Ⅲ)和反弯区(Ⅳ)四者组成；此时在变形区入口处，边界条件为：x＝l，q＝0，因此得代入式(11)得到C_Ⅰ；因为在x＝d处有p_Ⅲ＝p_Ⅳ，计算得到C_Ⅲ；在x＝x_n1处，有p_Ⅰ＝p_Ⅱ，因此计算得到C_Ⅱ(x＝x_n1)；在x＝x_n2处，有p_Ⅱ＝p_Ⅲ，因此计算得到C_Ⅱ(x＝x_n2)；CⅡ(x＝xn1)＝CⅡ(x＝xn2)  (21)轧制过程中的金属材料体积保持不变，因此具有以下关系：式中：v1、v2—分别为上、下工作辊的表面线速度，xn1、xn2—分别为上、下工作辊处的中性点；联立式(21)和式(22)即求得xn1、xn2和CⅡ；单位压力沿接触弧积分，即得到同径异速蛇形轧制轧制力：通过计算沿上、下工作辊接触弧上的摩擦力的力矩得到上、下工作辊的轧制力矩：