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近年来随着中国轨道交通事业的飞速发展,市场对轨道车辆的要求越来越高,车体轻量化成为了当前轨道车辆的主流趋势。301L不锈钢因其优异的性能被广泛应用于车体的主要结构件,但在钢板的冷轧过程中,常由于冷轧工艺的不完善影响轧制板形。为了研究301L不锈钢板在不同冷轧工艺下可能出现的板形问题,本课题运用大型有限元分析软件ABAQUS对301L不锈钢的冷轧过程进行了数值模拟。根据轧机实际生产工况、几何尺寸与材料参数建立了301L钢板的冷轧有限元模型,并提交作业求解计算。在结果分析中,利用控制变量的方法,研究各轧制参数以及ASU调控参数对板形的影响规律,并结合板宽厚度方向等效塑性应变、板宽轧制方向厚度偏差和残余应力来表征板形质量,确定最佳冷轧工艺。分别采用刚性辊模型与弹性辊模型分析计算了不同轧制参数对板形的影响,两者得出的影响规律基本一致。弹性辊模型的数值计算结果表明:前张力取值范围为105 MPa至145 MPa,随着前张力的增大,轧制力减小,压下量减小,当前张力为135 MPa时,301L板宽厚度方向等效塑性应变,板宽轧制方向厚度偏差和轧后残余应力的分布均匀,曲线分布平稳;后张力取值范围为45 MPa至75 MPa,随着后张力的增大,轧制力减小,压下量减小,当后张力为55 MPa时,301L不锈钢板的板宽厚度方向等效塑性应变、板宽轧制方向厚度偏差和轧后残余应力的分布最为均匀,曲线波动较小;摩擦系数取值范围为0.06至0.1,随着摩擦系数的增大,摩擦力和轧制力都增大,压下量也增大,当摩擦系数为0.1时,301L不锈钢板的板宽厚度方向等效塑性应变、板宽轧制方向厚度偏差和轧后残余应力分布最为均匀,分布曲线平稳;轧制速度取值范围为5.0 m/s至10 m/s,当轧制速度为7.5 m/s时,301L不锈钢板的板宽厚度方向等效塑性应变、板宽轧制方向厚度偏差和轧后残余应力的分布均匀,分布曲线最为平稳。同时,为了验证数值模拟结论的可靠性,进行生产线实验验证,通过对比,数值模拟结果与实验结果吻合,说明本课题中数值模拟结果对实际生产具有指导作用。由于实际轧制时存在辊系变形,仅依靠轧制参数控制板形有一定局限性,为了弥补轧机板形控制能力的不足,20辊轧机配备了ASU调控机构。通过数值模拟研究了ASU板形控制机构对板形的调控规律,系列模拟结果与ASU调控机构在线调控规律一致,证明可以通过数值模拟技术实现ASU调控参数的优化。