Investigation of the hot rolling process at the steckel mill by means of modeling by the finite-element method

Abstract

Отримано розподіл напруги по товщині прокату вздовж вогнища деформації в умовах чорнового прокатування та в умовах квазістаціонарного розподілу температур при чистовому прокатуванні на стані Стеккеля. Дослідження виконано шляхом математичного моделювання на базі програмного додатка Abaqus CAE 6.14-2 та аналітичного моделювання процесу гарячої прокатки рулонів на стані Стеккеля розмірами 15×1500 мм зі сталі марки S355JR+AR згідно з вимогами EN 10025-2. За результатами моделювання отримано розподіл полів напруги та деформації по проходах, також розраховано енергосилові параметри процесу прокатки. Відхилення сили прокатки між математичним, аналітичним моделюванням та фактичними даними мають співставленні результати й схожу тенденцію змінення по проходах, середнє значення яких не перевищує 1.54% та -1.77%. Шляхом математичного моделювання та запропонованими аналітичним методом визначено початок формування суцільного шару еквівалентної напруги при чорновій прокатці, а відповідно, і початок проникнення деформації по всій товщині заготовки, який відбувається в проході 6 при деформації, яка дорівнює 1%. При чистовій прокатці по всіх проходах деформація, яка відбувається, є достатньою та проникає по всій товщині прокату. Результати, отримані методом скінчено-елементного моделювання, дозволяють керувати процесами внутрішньої якості та комплексом властивостей прокату, які необхідно отримати шляхом розроблення відповідних технологічних режимів з урахуванням проникнення деформації по товщині прокату. Отримані результати можуть бути використані для розроблення технології гарячої прокатки (з однією або кількома стадіями чорнової прокатки) на інших типах станів та комплексів основного устаткування зі схожими технологічними параметрами.

The aim of the study is to obtain the stress distribution through the thickness of the rolled products along the deformation zone in the conditions of roughing rolling and in the conditions of quasi-stationary temperature distribution during finishing rolling at the Steckel mill. The research has been performed by the mathematical modeling based on the software application Abaqus CAE 6.14-2 and analytical modeling of the hot rolling process of coils at the Steckel mill with dimensions of 15×1500 mm, made of steel grade S355JR+AR, according to the requirements of EN 10025-2. The obtained deviations of the rolling force between mathematical modeling, analytical modeling and actual data have comparable results and a similar trend of changes through the passes, the average value of which does not exceed 1.54% and -1.77%. The beginning of the continuous layer formation of equivalent stress during roughing rolling has been determined, and, accordingly, the beginning of the deformation penetration through the entire thickness of the semi-rolled product has been also determined that occurs in the pass 6 when deformation equals 14%.