[发明专利]确定四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据的方法

摘要

一种确定四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据的方法，通过建立四抱辊超大型环件双向辗轧初级简化力学全模型、确定环坯任一横截面的弯矩，进而确定环坯上的最大应力，最终建立四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据，为超大型环件双向辗轧工艺的优化设计与超大型环轧装备的研制提供重要的理论依据，在实际生产中，通过实时监测设备参数和环坯瞬时尺寸即可获知四抱辊超大型环件双向辗轧过程是否处于稳定状态，能够及时避免环轧过程发生失稳，提高超大型环件的轧制成功率，缩短生产周期，兼具方便、准确、效率高的优点。

主权项

1.一种确定四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一，建立四抱辊超大型环件双向辗轧初级简化力学全模型：根据四抱辊超大型环件双向辗轧原理，环坯的径向变形区A_坯与环坯的轴向变形区A_1坯被简化为固定结构，同时环坯受到驱动辊侧第一抱辊力F_G1、驱动辊侧第二抱辊力P_G1、锥辊侧第三抱辊力F_G2和锥辊侧第四抱辊力P_G2的共同作用；由此得到的四抱辊超大型环件双向辗轧初级简化力学全模型；设驱动辊侧第一抱辊对环坯的抱辊力F_G1的值＝驱动辊侧第二抱辊对环坯的抱辊力P_G1的值；锥辊侧第三抱辊对环坯的抱辊力F_G2的值＝锥辊侧第四抱辊对环坯的抱辊力P_G2的值；步骤二，确定环坯任一横截面的弯矩：建立坐标系，该坐标系的原点O为环坯的径向变形区A_坯横截面的几何中心；所述的径向变形区A_坯与环坯的轴向变形区A_1坯同处于坐标系x轴上；取四抱辊超大型环件双向辗轧初级简化力学全模型中坐标系x轴的上半部分进行分析，同时将环坯作为矩形横截面的半圆形梁，建立四抱辊超大型环件双向辗轧高级简化力学半模型；以半圆形梁的第一固定结构A_梁表示所述环坯的径向变形区A_坯，以半圆形梁的第二固定结构A_1梁表示所述环坯的轴向变形区A_1坯，以半圆形梁的圆心O_梁表示环心O_r，以半圆形梁的半径R_t表示所述环坯中半径R_t坯，并且R_t＝R_t坯；以P表示半圆形梁的任一横截面，所述的PO_梁A_梁形成的夹角为横截面位置角横截面位置角的取值范围为[0,π]；通过确定半圆形梁的任一横截面P的弯矩确定环坯任一横截面的弯矩所述环坯任一横截面的弯矩通过公式(33)得到：公式(33)中，为弯矩影响函数；α₁为驱动辊侧第一抱辊的位置角；α₂为所述锥辊侧第三抱辊的位置角；为横截面位置角；k为双侧抱辊力比例系数；步骤三，确定环坯上的最大应力：在确定环坯上的最大应力时，先对环坯任一横截面的弯矩求绝对值进而确定该环坯任一横截面弯矩的绝对值的最大值|M_r|_max；该环坯任一横截面弯矩的绝对值的最大值|M_r|_max为环坯的最大横截面弯矩|M_r|_max；再将环坯的最大横截面弯矩|M_r|_max与环坯横截面上的抗弯截面模量W_y相除，得到环坯弯矩最大的横截面上的最大应力为环坯上的最大应力σ_max；具体过程是：Ⅰ通过公式(36)得到环坯的最大横截面弯矩|M_r|_max：|M_r|_max＝F_G2R_t坯|Q|_max                                      (36)公式(36)中，所述|Q|_max是弯矩影响函数绝对值的最大值；Ⅱ根据环坯所受的弯矩方向确定环坯横截面上的抗弯截面模量W_y通过公式(37)得到所述环坯横截面上的抗弯横截面模量W_y：公式(37)中，所述H为环坯高度；B为环坯壁厚；Ⅲ通过公式(38)得到环坯上的最大应力σ_max：步骤四，建立四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据：通过公式(39)得到稳定成形判据S：式(39)中，σ_s为环坯材料的屈服应力；以稳定成形判据S作为四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据：当稳定成形判据S≤1时，环轧过程未发生失稳；此时，环坯上的最大应力σ_max不大于环坯材料的屈服应力σ_s，环坯上除径轴向变形区外的任一位置材料点均未进入塑性变形状态；当稳定成形判据S>1时，环轧过程已发生失稳；此时环坯上的最大应力σ_max大于环坯材料的屈服应力σ_s，环坯上有进入塑性变形的材料点。