冷连轧机支撑辊的辊形优化设计

发布时间：2021-08-21 09:22

　　结合影响函数法与条元变分法,开发出轧制过程中辊系及带材变形的模拟工具,并以此工具为基础,优化设计支撑辊的端部辊形,将端部辊形设计成幂函数曲线,并考察幂函数曲线的3个主要参数对带材边部减薄量及前张力差值的影响,最终确定幂函数曲线的最佳参数组合为:x L=250 mm、ΔR=4.0 mm、α=0.2。为确认该端部支撑辊的实际应用效果,将此支撑辊置于五机架冷连轧机的第4机架中,并用实际生产数据进行计算模拟与实验验证。结果显示:与平端支撑辊相比,使用具有端部曲线的支撑辊,不但能改善厚薄差及板形,同时可以大幅降低工作辊的弯辊力,并有利于轧机操作的稳定性。 

【文章来源】：锻压技术. 2020,45(11)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

板宽为1300 mm时，x L对CombR值的影响

以往的研究表明[1-4]，改变支撑辊的端部倒角长度可增加移动工作辊的弯辊力对带材剖面的控制范围，从而提升轧机的板形控制能力。将支撑辊的端部倒角改为圆弧形，如图1所示，其中，ΔR、x L和x分别为支撑辊端部半径切削量、曲线由支撑辊端部向中央深入长度、圆弧曲线上任何一点距中心的距离。一方面可以减少工作辊及支撑辊间的有害接触区长度[5]，增加工作辊的弯辊力对板形的控制能力;另一方面可以降低工作辊与支撑辊的辊间压力，间接降低工作辊与带材边部的接触压力，对降低钢带边缘局部减薄量有明显效果[6]。本研究将优化设计一组支撑辊的辊形，用于串列式五机架冷连轧机，以提升板形控制能力并降低带材边部减薄量。1 研究方法

图2为四辊轧机力平衡图。其中，Ls为支撑辊上螺旋压下间距离(2670 mm);Lb为支撑辊辊身长度(1400 mm);Lw为工作辊辊身长度(1490 mm);L1为工作辊弯辊力油压缸距离(2160 mm);b为带材宽度;F为轧制力;Fw为工作辊弯辊力;qwb[i]为工作辊及支撑辊间压力;p[i]为带材与工作辊间压力。在图2中，p[i]被划分成m个单元，qwb[i]被划分成n个单元，加上工作辊两端轴颈中心的位移量C1及C2，共有(m+n+2)个未知数待解。利用影响函数法[7]建立辊系变形方程式，包括:力平衡方程式、力矩平衡方程式、辊间位移协调方程式等，可得到(m+n+2)个联立方程式。带材的变形采用条元变分法[8]，将带材划分成m个单元，共有(m+1)条节线，利用每一条节线于轧制出口处的位移ui为参数，建立轧制时的能量方程式，依据能量最小原理及针对总能量进行变分计算，可获得(m+1)个联立方程式。采用Wang D C和Liu H M[9]简化的带材出口张力分布的方法，结合辊系变形方程式及带材变分方程式[10]，即可同时求解出辊间压力及带材出口位移，再依此解可求得带材在宽度方向的厚度分布及出口张力分布。1.2 支撑辊的辊形设计

【参考文献】：
期刊论文
[1]配备组合式支承辊的四辊冷轧机辊系弹性变形数学模型[J]. 董永刚,苏玉龙,张岩岩.  中南大学学报(自然科学版). 2013(06)
[2]冷连轧机辊型配置对高强钢板形控制的影响[J]. 吴彬,张清东,张晓峰.  轧钢. 2012(01)
[3]宽带钢轧机支承辊辊形优化设计[J]. 孙大乐,赵建国.  钢铁. 2011(04)
[4]冷轧带钢平整机支撑辊辊型优化技术的研究[J]. 王东城,马庆龙,刘宏民.  钢铁. 2009(08)
[5]冷连轧机变接触支承辊板形控制性能研究与应用[J]. 鲁海涛,曹建国,张杰,贾生晖,曾伟.  钢铁. 2007(05)
[6]考虑轧件弹性变形时冷轧薄板轧制压力分布的精确求解[J]. 戚向东,连家创.  重型机械. 2001(05)

博士论文
[1]双机架可逆四辊冷轧机轧制特性及板形控制特性研究[D]. 刘光明.东北大学 2010



本文编号：3355337