Building the Model of Forward Slip Parameter in Rail Rolling

在现代工业中，轧制是金属加工的关键过程，特别是针对钢轨的轧制工艺，它涉及到钢轨成型的质量和精度。本文所述的研究主要集中在建立万能轧机轧制钢轨时前滑系数的模型。前滑系数是轧制过程中一个非常重要的参数，它描述的是金属在轧制过程中相对于轧辊的滑动程度。 为了简化分析模型，研究首先将带有箱形孔型的立辊简化为一个等效的平辊。这是通过求解临界点来实现的。接着，水平辊和立辊的中性角得到了表达，并且水平辊侧面的中性线被求解出来。在此基础上，研究考虑尽可能多的影响因素，根据中性线位置的不同，分别提出了轨腰的前滑系数。此外，通过扭矩平衡方程解决了轨头和轨底的前滑系数。 轧制理论的研究，自20世纪70年代以来，已经广泛应用在H型钢的轧制上，并对这一过程进行了大量的理论研究和有限元数值模拟。尽管万能轧制方法也已经应用在钢轨轧制上长达30年，但关于万能轧机轧制钢轨的理论研究却很少。目前，万能轧机在生产高精度钢轨的应用越来越普遍，逐步取代了传统的制造方法。 为了将H型钢轧制的理论研究成果应用到钢轨轧制中，研究者需要考虑到钢轨轧制和H型钢轧制之间的相似性。这样，H型钢轧制的理论研究结果可以作为钢轨轧制的可用参考。万能轧机主要由四个轧辊组成，包括两个水平驱动辊和两个垂直驱动辊。通过理论研究和实验数据的对比，研究者发现理论模型与实验数据基本一致，因此这个理论模型可以应用于钢轨轧制。 研究中所涉及的关键概念包括： - 前滑系数（Forward Slip Coefficient）：在轧制过程中，金属相对于轧辊的滑动程度的度量。 - 中性线（Neutral Line）：在轧制中，轧辊和轧件之间没有相对滑动的理论分界线。 - 中性角（Neutral Angle）：轧辊表面某一点开始发生滑移的理论角度位置。 - 扭矩平衡方程（Equilibrium Equation of Torque）：用于计算轧制过程中不同位置的轧件所受扭矩的方程。 - 有限元数值模拟（FEM Simulation）：一种通过计算机模拟轧制过程中金属的流动和应力应变分布的方法。 该研究对于轧制理论的发展有着重要的意义，它不仅简化了轧制模型的分析过程，而且为后续的钢轨轧制提供了理论依据，有助于提高轧制产品的质量和精度。随着计算机模拟技术的发展，未来的研究将可能更加深入地探索轧制过程中各个变量之间复杂的相互作用，进一步推动轧制工艺的创新和发展。