RU2818241C1 - Method for determining the length of the arc of contact during longitudinal rolling of a strip on a smooth barrel - Google Patents
Method for determining the length of the arc of contact during longitudinal rolling of a strip on a smooth barrel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2818241C1 RU2818241C1 RU2023117415A RU2023117415A RU2818241C1 RU 2818241 C1 RU2818241 C1 RU 2818241C1 RU 2023117415 A RU2023117415 A RU 2023117415A RU 2023117415 A RU2023117415 A RU 2023117415A RU 2818241 C1 RU2818241 C1 RU 2818241C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strip
- points
- arc
- coordinates
- rolling
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам оценки длины дуги контакта валка и полосы при продольной прокатке на гладкой бочке.The invention relates to the field of metal forming, namely to methods for estimating the length of the arc of contact between the roll and strip during longitudinal rolling on a smooth barrel.
Известен способ определения параметров очага деформации при прокатке (SU 1319964 А1, Способ определения параметров очага деформации при прокатке. В.И. Вергелес, В.В. Китаненко, Н.Ф. Грицук, Ю.Е. Кулак). Способ позволяет измерить длину очага деформации. Нет данных об эффективности применения данного способа для определения длины дуги захвата. There is a known method for determining the parameters of the deformation zone during rolling (SU 1319964 A1, Method for determining the parameters of the deformation zone during rolling. V.I. Vergeles, V.V. Kitanenko, N.F. Gritsuk, Yu.E. Kulak). The method allows you to measure the length of the deformation zone. There is no data on the effectiveness of using this method to determine the length of the grip arc.
Известен способ расчета длины дуги захвата при Мульти-РКУП-К (Фахретдинова Э.И. Разработка нового комбинированного процесса получения алюминиевых деформированных полуфабрикатов электротехнического назначения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Красноярск, 2017, с. 13-14). Нет данных о возможности применения данного способа для оценки длины дуги захвата при продольной прокатке. There is a known method for calculating the length of the gripping arc with Multi-ECAP-K (Fakhretdinova E.I. Development of a new combined process for producing aluminum deformed semi-finished products for electrical purposes. Abstract of the dissertation for the degree of candidate of technical sciences. Krasnoyarsk, 2017, pp. 13-14). There is no data on the possibility of using this method to estimate the length of the gripping arc during longitudinal rolling.
Известен способ определения длины дуги контакта при прокатке (SU 1319945 А1. Николаев В.А., Пилипенко С.С., Волков И.А., Копан Т.Н. Способ определения длины дуги контакта при прокатке). Способ не предполагает определение длины дуги контакта при асимметричной прокатке. There is a known method for determining the length of the contact arc during rolling (SU 1319945 A1. Nikolaev V.A., Pilipenko S.S., Volkov I.A., Kopan T.N. Method for determining the length of the arc of contact during rolling). The method does not involve determining the length of the contact arc during asymmetric rolling.
Известен способ расчета горизонтальной проекции дуги захвата (А.И. Целиков, А.Д. Томленов, В.И. Зюзин, А.В. Третьяков, Г.С. Никитин. Теория прокатки. Справочник. М., «Металлургия», 1982, с. 174). Способ позволяет определить горизонтальную проекцию длины дуги захвата, в том числе при разных диаметрах валков, но не определить численно длину самой дуги захвата. Неизвестно, возможно ли использовать данный способ для асимметричной продольной прокатки полосы на гладкой бочке, в том числе при разных скоростях вращения валков, в случае если центры валков не лежат на одной вертикальной прямой. There is a known method for calculating the horizontal projection of the gripping arc (A.I. Tselikov, A.D. Tomlenov, V.I. Zyuzin, A.V. Tretyakov, G.S. Nikitin. Theory of rolling. Handbook. M., "Metallurgy", 1982, p. 174). The method makes it possible to determine the horizontal projection of the length of the gripping arc, including at different roll diameters, but does not numerically determine the length of the gripping arc itself. It is not known whether it is possible to use this method for asymmetric longitudinal rolling of a strip on a smooth barrel, including at different speeds of rotation of the rolls, if the centers of the rolls do not lie on the same vertical line.
Известен способ компьютерного моделирования плоско-деформированного состояния в процессе холодной продольной прокатки листов из алюминия в программном комплексе DEFORM-2D (Каргин В.Р., Гречников Ф.В., Шляпугин А.Г. Моделирование процессов ОМД [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие. М-во образования и науки РФ, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С.П. Королева. Самара, 2013, с. 461-463). Данный способ наиболее близок к предлагаемому изобретению. Способ заключается в подготовке данных для проведения компьютерного моделирования процесса продольной прокатки на гладкой бочке, компьютерном моделировании процесса продольной прокатки на гладкой бочке с помощью вычислительной среды конечно-элементного анализа в двумерной постановке. По результатам проектирования выбирают данные с результатами проектирования, соответствующие результатам проектирования установившейся стадии прокатки. Определяют эпюры распределения скорости деформации, касательных напряжений и нормальных давлений по дуге захвата. Способ не позволяет определить длину дуги захвата (контакта). There is a known method for computer modeling of the plane-deformed state in the process of cold longitudinal rolling of aluminum sheets in the DEFORM-2D software package (Kargin V.R., Grechnikov F.V., Shlyapugin A.G. Modeling of MMD processes [Electronic resource]: electron. textbook. Ministry of Education and Science of the Russian Federation, Samar State University named after S.P. Korolev. This method is closest to the proposed invention. The method consists in preparing data for computer modeling of the process of longitudinal rolling on a smooth barrel, computer modeling of the process of longitudinal rolling on a smooth barrel using a finite element analysis computing environment in a two-dimensional setting. Based on the design results, data with design results corresponding to the design results of the steady stage of rolling are selected. Diagrams of the distribution of strain rate, tangential stresses and normal pressures along the gripping arc are determined. The method does not allow determining the length of the grip arc (contact).
Техническим результатом является повышение точности и эффективности способов и методик расчета энергосиловых параметров процесса прокатки, в том числе асимметричной, износа валков, упругой деформации валков, размеров геометрического очага деформации, для осуществления которых (способов и методик) необходимо использование величины дуги захвата. The technical result is to increase the accuracy and efficiency of methods and techniques for calculating the energy-power parameters of the rolling process, including asymmetrical, roll wear, elastic deformation of rolls, the dimensions of the geometric focus of deformation, for the implementation of which (methods and techniques) it is necessary to use the size of the gripping arc.
Технический результат достигается тем, что определяют параметры исследуемого процесса продольной прокатки: диаметр валков, зазор между валками, скорость вращения валков, температура и размеры полосы перед прокаткой. После этого проводят стандартные испытания на растяжение образцов материала недеформированной полосы на испытательной машине для определения сопротивления деформации. Определенные значения параметров исследуемого процесса прокатки и результаты стандартных испытаний на растяжение образцов материала недеформированной заготовки на испытательной машине используют для проведения компьютерного моделирования исследуемого процесса продольной прокатки полосы в условиях плоского деформированного состояния с помощью вычислительной среды конечно-элементного анализа. При подготовке данных для конечно-элементного компьютерного моделирования процесса прокатки и позиционирования объектов модели вводят прямоугольную систему координат. За начало координат принимается точка, являющаяся пересечением вертикальной прямой, проходящей через центр верхнего валка и горизонтальной прямой, проходящей через середину полосы по толщине и параллельную верхнему и нижнему краю полосы. Ось ординат направлена вертикально вверх, ось абсцисс сонаправлена с направлением прокатки. По завершении конечно-элементного компьютерного моделирования исследуемого процесса продольной прокатки с помощью инструментария вычислительной среды конечно-элементного анализа на установившейся стадии прокатки отображают область контакта полосы с выбранным валком. Определяют координаты по оси абсцисс точек, находящихся в области контакта и имеющих наибольшую и наименьшую координату по оси абсцисс среди всех точек области контакта полосы и выбранного валка. Также определяют координаты центра выбранного валка. В среде автоматизированного компьютерного проектирования создают плоский чертеж. В этом чертеже создают точки с координатами, соответствующими координатам точек с наибольшей и наименьшей координатами по оси абсцисс среди точек контакта полосы и выбранного валка, а также создают точку, являющуюся центром выбранного валка. С помощью инструментария среды автоматизированного компьютерного проектирования в созданном чертеже строят дугу через три точки, а именно через точку, являющуюся центром выбранного валка, которую принимают за центр дуги, и две точки, соответствующие точкам с наибольшей и наименьшей координатами по оси абсцисс среди точек области контакта полосы и выбранного валка при конечно-элементном компьютерном проектировании. Радиус создаваемой дуги соответствует радиусу выбранного валка при конечно-элементном компьютерном моделировании. С помощью инструментария среды автоматизированного компьютерного проектирования определяют длину построенной дуги и полученное значение принимают равным длине дуги контакта полосы и выбранного валка. The technical result is achieved by determining the parameters of the longitudinal rolling process under study: the diameter of the rolls, the gap between the rolls, the speed of rotation of the rolls, the temperature and dimensions of the strip before rolling. After this, standard tensile tests are carried out on samples of the undeformed strip material on a testing machine to determine the resistance to deformation. Certain values of the parameters of the studied rolling process and the results of standard tensile tests on samples of undeformed workpiece material on a testing machine are used to carry out computer simulation of the studied process of longitudinal rolling of a strip under flat deformed state conditions using a finite element analysis computing environment. When preparing data for finite element computer modeling of the rolling process and positioning of model objects, a rectangular coordinate system is introduced. The origin of coordinates is taken to be the point that is the intersection of a vertical line passing through the center of the upper roll and a horizontal line passing through the middle of the strip in thickness and parallel to the upper and lower edges of the strip. The ordinate axis is directed vertically upward, the abscissa axis is aligned with the rolling direction. Upon completion of the finite element computer modeling of the longitudinal rolling process under study, using the tools of the finite element analysis computing environment at the steady stage of rolling, the contact area of the strip with the selected roll is displayed. The coordinates along the abscissa axis of the points located in the contact area and having the largest and smallest coordinates along the abscissa axis among all points in the contact area of the strip and the selected roll are determined. The coordinates of the center of the selected roll are also determined. A flat drawing is created in a computer-aided design environment. In this drawing, create points with coordinates corresponding to the coordinates of the points with the largest and smallest x-axis coordinates among the contact points of the strip and the selected roll, and also create a point that is the center of the selected roll. Using the tools of the computer-aided design environment, an arc is built in the created drawing through three points, namely through the point that is the center of the selected roll, which is taken as the center of the arc, and two points corresponding to the points with the largest and smallest coordinates along the x-axis among the points of the contact area strip and selected roll in finite element computer design. The radius of the created arc corresponds to the radius of the selected roll in the finite element computer simulation. Using the tools of the computer-aided design environment, the length of the constructed arc is determined and the resulting value is taken equal to the length of the arc of contact between the strip and the selected roll.
Технический результат достигается на примере определения длины дуги контакта верхнего валка и полосы при компьютерном моделировании асимметричной холодной прокатки полосы из стали 08пс с помощью вычислительной среды конечно-элементного анализа DEFORM. Провели испытания на растяжение образцов из стали 08пс на испытательной машине Gleeble-3800 при температуре 20°С, и при скоростях деформации 1 с-1 и 100 с-1.The technical result is achieved by the example of determining the length of the contact arc of the upper roll and the strip during computer simulation of asymmetric cold rolling of a strip of 08ps steel using the DEFORM finite element analysis computing environment. Tensile tests were carried out on samples made of steel 08ps on a Gleeble-3800 testing machine at a temperature of 20°C, and at strain rates of 1 s -1 and 100 s -1 .
На фиг. 1 представлены результаты испытаний на растяжение: поз.1 - скорость деформации 1 с-1, поз. 2 - скорость деформации 100 с-1. Определенные значения параметров исследуемого процесса прокатки и результаты стандартных испытаний на растяжение образцов из стали 08пс на испытательной машине использовали для проведения компьютерного моделирования исследуемого процесса продольной прокатки в условиях плоского деформированного состояния. Материал полосы - сталь 08пс. Температура заготовки 20°С. Диаметр верхнего валка - 570 мм, диаметр нижнего валка - 600 мм. Для обеспечения скорости прокатки 4200 мм/с вращение верхнего валка происходило со скоростью 14,7368 рад/с, нижнего - 14 рад/с. Моделирование осуществляли в условиях плоского деформированного состояния. Перед прокаткой толщина полосы составляла 2 мм, зазор между валками - 1,4 мм. In fig. 1 shows the results of tensile tests: pos. 1 - strain rate 1 s -1 , pos. 2 - strain rate 100 s -1 . Certain values of the parameters of the studied rolling process and the results of standard tensile tests on samples made of 08ps steel on a testing machine were used to carry out computer modeling of the studied longitudinal rolling process under conditions of a flat deformed state. Strip material - steel 08ps. Workpiece temperature 20°C. The diameter of the upper roll is 570 mm, the diameter of the lower roll is 600 mm. To ensure a rolling speed of 4200 mm/s, the rotation of the upper roll occurred at a speed of 14.7368 rad/s, the lower one - 14 rad/s. The simulation was carried out under conditions of a plane deformed state. Before rolling, the strip thickness was 2 mm, the gap between the rolls was 1.4 mm.
Предварительно в среде автоматизированного компьютерного проектирования SolidWorks создали плоский эскиз, содержащий валки, заготовку, толкатель и направляющие. Эскиз сохранили в формате dxf и загрузили в препроцессор DEFORM. Previously, a flat sketch containing rolls, a workpiece, a pusher and guides was created in the SolidWorks computer-aided design environment. The sketch was saved in dxf format and loaded into the DEFORM preprocessor.
На фиг. 2 показана модель в препроцессоре DEFORM: 3 - верхний валок, 4 - нижний валок, 5 - полоса, 6,7 - направляющие с входной стороны, 8,9 - направляющие с выходной стороны. Для удобства обработки результатов компьютерного проектирования ввели систему координат. При этом начало координат (поз. 10 на фиг. 2) находилось на пересечении вертикальной прямой, проходящей через центр верхнего валка и горизонтальной прямой, проходящей через середину полосы по толщине и параллельной верхнему и нижнему краю полосы. При задании начальных и граничных условий приняли, что валки, толкатель и направляющие являются абсолютно жесткими телами, т.е. не деформируются ни упруго, ни пластически. При задании значений сопротивления деформации ввели в препроцессоре DEFORM результаты стандартных испытаний на растяжение. По окончании моделирования с помощью инструментария DEFORM отобразили области контакта полосы и валков на установившейся стадии прокатки (фиг. 3): 3 - верхний валок, 4 - нижний валок, 5 - полоса, 11 - крайняя левая точка области контакта полосы и верхнего валка, имеющая наименьшую координату по оси абсцисс среди точек области контакта полосы и верхнего валка, 12 - точка области контакта полосы и верхнего валка, имеющая наибольшую координату по оси абсцисс среди точек контакта полосы и верхнего валка. In fig. Figure 2 shows the model in the DEFORM preprocessor: 3 - upper roll, 4 - lower roll, 5 - strip, 6,7 - guides on the input side, 8,9 - guides on the output side. For the convenience of processing computer design results, a coordinate system was introduced. In this case, the origin of coordinates (item 10 in Fig. 2) was located at the intersection of a vertical straight line passing through the center of the upper roll and a horizontal straight line passing through the middle of the strip in thickness and parallel to the upper and lower edges of the strip. When setting the initial and boundary conditions, it was assumed that the rolls, pusher and guides are absolutely rigid bodies, i.e. do not deform either elastically or plastically. When setting the deformation resistance values, the results of standard tensile tests were entered into the DEFORM preprocessor. At the end of the modeling, using the DEFORM toolkit, we displayed the contact areas of the strip and rolls at the steady stage of rolling (Fig. 3): 3 - upper roll, 4 - lower roll, 5 - strip, 11 - the leftmost point of the contact area between the strip and the upper roll, which has the smallest coordinate along the x-axis among the points of the contact area of the strip and the upper roll, 12 is the point of the contact area of the strip and the upper roll, which has the largest coordinate along the x-axis among the contact points of the strip and the upper roll.
С помощью инструментария DEFORM определили координаты точки, имеющей наименьшую координату по оси абсцисс среди точек дуги контакта полосы с верхним валком: (-13,02; 1). Также определили координаты точки, имеющей наибольшую координату по оси абсцисс среди точек дуги контакта полосы с верхним валком: (0; 0,7). В среде автоматизированного компьютерного проектирования SolidWorks создали плоский эскиз, в котором с учетом введенной ранее системы координат создали три точки: точку, соответствующую центру верхнего валка (позиция 13 на фиг. 4), точку, соответствующую точке области контакта полосы и верхнего валка имеющей наименьшую координату по оси абсцисс среди точек дуги контакта полосы и верхнего валка (позиция 11 на фиг. 4), точку, соответствующую точке, имеющей наибольшую координату по оси абсцисс среди точек дуги контакта полосы и верхнего валка (поз. 12 на фиг. 4).Using the DEFORM toolkit, we determined the coordinates of the point that has the smallest coordinate along the x-axis among the points of the arc of contact of the strip with the upper roll: (-13.02; 1). We also determined the coordinates of the point that has the largest coordinate along the x-axis among the points of the arc of contact of the strip with the upper roll: (0; 0.7). In the SolidWorks computer-aided design environment, a flat sketch was created, in which, taking into account the previously entered coordinate system, three points were created: a point corresponding to the center of the upper roll (position 13 in Fig. 4), a point corresponding to the point of the contact area of the strip and the upper roll having the smallest coordinate along the x-axis among the points of the arc of contact of the strip and the upper roll (position 11 in Fig. 4), the point corresponding to the point having the largest coordinate along the x-axis among the points of the arc of contact of the strip and the upper roll (position 12 in Fig. 4).
С помощью инструментария SolidWorks (команда «Центр дуги» во вкладке «Эскиз») построили дугу, используя созданные в эскизе три точки. При этом центром дуги являлась точка, соответствующая центру верхнего валка (поз. 13 на фиг. 5), а краями дуги являлись точки, соответствующие точке области контакта полосы и верхнего валка, имеющей наименьшую координату по оси абсцисс среди точек дуги контакта полосы и верхнего валка, и точке, имеющей наибольшую координату по оси абсцисс среди точек дуги контакта полосы и верхнего валка (поз. 11 и поз. 12, соответственно, на фиг. 5). С помощью инструментария SolidWorks (команда «Измерить» во вкладке «Анализировать») измерили длину построенной дуги и получили значение, равное 13,02 мм. Это значение приняли равным длине дуги контакта полосы и верхнего валка в исследуемом процессе продольной прокатки.Using the SolidWorks tools (the “Arc Center” command in the “Sketch” tab), we built an arc using the three points created in the sketch. In this case, the center of the arc was the point corresponding to the center of the upper roll (item 13 in Fig. 5), and the edges of the arc were the points corresponding to the point of the contact area of the strip and the upper roll, which has the smallest coordinate along the x-axis among the points of the contact arc of the strip and the upper roll , and the point that has the largest coordinate along the x-axis among the points of the contact arc of the strip and the upper roll (position 11 and position 12, respectively, in Fig. 5). Using the SolidWorks tools (the “Measure” command in the “Analyze” tab), we measured the length of the constructed arc and obtained a value of 13.02 mm. This value was taken to be equal to the length of the arc of contact between the strip and the upper roll in the longitudinal rolling process under study.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2818241C1 true RU2818241C1 (en) | 2024-04-26 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2835278C1 (en) * | 2024-05-31 | 2025-02-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Череповецкий государственный университет" | Method for determining the profile of a roll of a two-roll strip rolling mill |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1319964A1 (en) * | 1984-04-18 | 1987-06-30 | Украинский научно-исследовательский институт металлов | Method of determining parameters of deformation zone in rolling |
| SU1319945A1 (en) * | 1985-07-02 | 1987-06-30 | Запорожский индустриальный институт | Method of determining length of contact arc in rolling |
| WO2007068359A1 (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Sms Demag Ag | Method and computer program for controlling a rolling process |
| WO2014156673A1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-02 | 株式会社神戸製鋼所 | Titanium plate material for fuel cell separators and method for producing same |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1319964A1 (en) * | 1984-04-18 | 1987-06-30 | Украинский научно-исследовательский институт металлов | Method of determining parameters of deformation zone in rolling |
| SU1319945A1 (en) * | 1985-07-02 | 1987-06-30 | Запорожский индустриальный институт | Method of determining length of contact arc in rolling |
| WO2007068359A1 (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Sms Demag Ag | Method and computer program for controlling a rolling process |
| WO2014156673A1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-02 | 株式会社神戸製鋼所 | Titanium plate material for fuel cell separators and method for producing same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2835278C1 (en) * | 2024-05-31 | 2025-02-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Череповецкий государственный университет" | Method for determining the profile of a roll of a two-roll strip rolling mill |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cui et al. | Modeling and validation of deformation process for incremental sheet forming | |
| Saran et al. | Numerical and experimental investigations of deep drawing of metal sheets | |
| Hu et al. | An ALE hydrodynamic lubrication finite element method with application to strip rolling | |
| Frącz et al. | Aspects of verification and optimization of sheet metal numerical simulations process using the photogrammetric system | |
| RU2818241C1 (en) | Method for determining the length of the arc of contact during longitudinal rolling of a strip on a smooth barrel | |
| Rout et al. | Finite element modeling of hot rolling: Steady-and unsteady-state analyses | |
| You et al. | A novel analytical model based on arc tangent velocity field for prediction of rolling force in strip rolling | |
| Shin et al. | Simulation of droplet impact on a solid surface using the level contour reconstruction method | |
| Lumelskyj et al. | Detection of strain localization in numerical simulation of sheet metal forming | |
| CN107103129A (en) | The Forecasting Methodology of workpiece surface residual stress in a kind of machining | |
| RU2826294C1 (en) | Method for determining position of neutral section during longitudinal rolling on flat body | |
| Lumelskyj et al. | Numerical simulations of Nakazima formability tests with prediction of failure | |
| Szűcs et al. | The difficulties of predicting the coefficient of friction in cold flat rolling | |
| Furushima et al. | Identification of an empirical equation for predicting free surface roughness evolution in thin sheets of aluminum alloy and pure copper | |
| Yang et al. | Quantitative comparisons between measured and solved EHL dimples in point contacts | |
| Patel et al. | Investigations on effect of thickness and rolling direction of thin metal foil on forming limit curves in microforming process | |
| Chen et al. | Quantitative finite element analysis of microscopic surface formation for TC4 aeroengine blade polishing using single-grain method | |
| Şanay | Prediction of plastic instability and forming limits in sheet metal forming | |
| Nakamachi et al. | Finite element modeling of the punch stretching of square plates | |
| Tang | Trends on simulation of sheet metal forming processes | |
| CN114201845A (en) | A Method for Establishing the Forming Limit Diagram Model of Thin Plate Under Complex Stress State | |
| Lin et al. | A new tool wear examination model by least square method for shearing process of thin metal sheet | |
| Lumelskyj et al. | Comparison of two methods for detection of strain localization in sheet forming | |
| Xia et al. | Experimental and numerical investigations of a split-ring test for springback | |
| Azizoğlu et al. | Finite element modelling of cold pilgering of tubes |