• ISSN 1006-3080
• CN 31-1691/TQ

 引用本文: 杨泊莘, 许浩杰, 安琦. 立轧塑性变形的力学分析及边缘裂纹研究[J]. 华东理工大学学报（自然科学版）. YANG Boxin, XU Haojie, AN Qi. Mechanical Analysis of Plastic Deformation and Research on Edge Crack in Vertical Rolling Process[J]. Journal of East China University of Science and Technology. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220314002
 Citation: YANG Boxin, XU Haojie, AN Qi. Mechanical Analysis of Plastic Deformation and Research on Edge Crack in Vertical Rolling Process[J]. Journal of East China University of Science and Technology. • 中图分类号: TG331

## Mechanical Analysis of Plastic Deformation and Research on Edge Crack in Vertical Rolling Process

• 摘要: 钢坯边缘开裂是轧制工艺中面对的一个重要难题。本文建立了一种对钢坯边缘裂纹在立轧阶段的扩展与闭合进行判断的能量分析模型，根据所提出的Γ-三次曲线函数狗骨模型，推导了对应的塑性流动速度场、应变速率场以及包含裂纹尺寸参数的总功率泛函表达式。基于功率最小化原理，数值求解了狗骨变形参数和轧制力，实现了对临界开裂点的计算。结合具体算例对所建立的计算方法进行了验证，并进一步研究了裂纹尺寸对立轧工艺参数和钢坯力学性能的影响。结果表明，开裂与钢坯边缘的变形程度有关，在一定压下量的前提下，增大立辊半径可以起到抑制边缘开裂，提高裂纹闭合率的作用。本文的研究与分析，对于保证轧制产品质量，优化轧制工艺具有十分重要的意义。

• 图  1  立-平轧工艺示意图

Figure  1.  The schematic diagram of vertical-horizontal rolling process

图  2  咬入区截面图

Figure  2.  Section of rolling zone

图  3  轧制区的塑性流动

Figure  3.  Plastic flow in rolling zone

图  4  GA屈服准则在π平面上的轨迹

Figure  4.  GA yield locus on the π-plane

图  5  “V”型裂纹的形状

Figure  5.  The shape of “V” crack

图  6  立轧过程能量模型的计算流程图

Figure  6.  Calculation flow chart of energy model in vertical rolling process

图  7  裂纹能量模型与Yun模型的轧制力预测对比

Figure  7.  Comparison of rolling force calculated by crack energy model and Yun’s model

图  8  摩擦因子对轧后裂纹开口宽度的影响

Figure  8.  The effects of friction factor on crack width after rolling

图  9  裂纹尺寸对（a）狗骨骨峰位置（b）轧制力的影响

Figure  9.  The effects of crack shape on (a) position of dog-bone peak and (b) rolling force

No. 1：${w_0} = 0.735{\text{ m}}$，$\Delta w = 0.038{\text{ m}}$，${h_0} = 0.12{\text{ m}}$，$R = 0.55{\text{ m}}$，$m = 0.3$； No. 2：${w_0} = 0.78{\text{ m}}$，$\Delta w = 0.035{\text{ m}}$，${h_0} = 0.11{\text{ m}}$，$R = 0.475{\text{ m}}$，$m = 0.4$

图  10  裂纹对边缘变形的影响

Figure  10.  The effects of crack size on edge deformation

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• 收稿日期:  2022-03-14
• 网络出版日期:  2022-06-08

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