Modellering av sträckriktning med hjälp av FEM

Sammanfattning

Målet med detta examensarbete är att bedöma möjligheten för generell

modellering av riktning av tunna stålband med hjälp av finita element

metoden (FEM). Detta är ett delmoment inom ett EU-projekt rörande

bandformskontroll i kallvalsning och kontinuerliga glödgningslinjen.

I detta arbete har fokus legat på att skapa en modell som löses med FEM för

ett befintligt riktverk på Outokumpu Stainless i Långshyttan för att se om

möjligheten för allmän modellerering av riktning med hjälp av FEM är möjlig.

Valsningsförsök på ett stålband har gjorts på LuCoil i Luleå där

planhetsfel medvetet har valsats fram och uppmätts. Detta stålband har

sedan riktats vid försök på Outokumpu Stainless i Långshyttan och data från

riktningen har samlats in. För att få kännedom om bandets mekaniska

egenskaper har bitar av bandet dragprovats.

Modellen består av ett band och 23 riktrullar tillsammans med lämpliga

randvillkor. Simuleringar av två band med olika planhetsfel, kantlångt och

mittlångt, har gjorts. Planheten efter riktning har beräknats på två olika

sätt, det ena genom användande av restspännig i bandet efter riktning och

det andra genom att jämföra fiberlängder efter att bandet låtits

återfjädra.

Bandet har modellerats med användande av skalelement medan riktrullarna har

antagits vara helt stela.

Utvärdering av modellen har gjorts på två sätt, dels genom en fysikalisk

granskning av spännings- och töjningsfördelningar, dels genom jämförande

mellan uppmätta och beräknade resultat av planhet och dragspänning genom

bandet efter riktning.

Den fysikaliska granskningen visar att modellen uppför sig som man

förväntar sig för båda typer av planhetsfel.

Jämförande av beräknad och uppmätt planhet efter riktning visar att

skillnaderna är små och i de flesta fall inom ramen för mätfel och

numeriska fel vid beräkningar. Vid en jämförelse mellan beräknad och

uppmätt planhetsfördelning över bandbredden är det intressant att jämföra

dem i perspektiv med planhetsfördelning före riktning. I en sådan

jämförelse ser man att skillnaden mellan beräknad och uppmätt

planhetsfördelning är i storleksordningen för vad som betecknas som plant i

de flesta industriella sammanhang. Gjorda approximationer i modellen bedöms

därför inte ge upphov till större fel än fel vid mätning av ingående

planhet.

Dragspänningen genom bandet under riktning har beräknats och ligger 35 och

50 % över den uppmätta för det mittlånga respektive kantlånga bandet.

Verifiering av modellen mot data från verklig riktning visar att modellen

fungerar bra och att möjligheten för generell modellering av riktning med

användande av FEM därför är stor. Dock har bara en stålsort samt två olika

planhetsfel simulerats och fler simuleringar är nödvändiga för att bättre

bedöma modellens giltighet.

Konfidentiell till 2008-31-12