齿型辊矫直原理与工艺
发布时间：2022-01-02 01:42
在轧制生产中由于轧件的温度不均、变形不均及轧后的冷却不均和其他因素,致使轧出来的产品常常出现弯曲等缺陷。矫直工艺的出现,使板材的生产质量提高,同时提高了生产效率,减少了废钢的出钢率。因此,提高矫直机矫直质量和矫直工艺水平对理论和实际生产都有重大的意义。在普通的辊式矫直辊系中,在矫直薄板时,由于薄板材需要的矫直强度较高,因此对矫直辊强度有较高的要求,如果矫直辊辊径较小,矫直辊的强度和刚度得不到保证。但是为了提高矫直质量,要求被矫直板材在大的变形曲率下矫直,这就要求矫直辊的直径较小,因此普通矫直辊半径大小无法同时满足矫直质量和矫直辊强度、刚度的要求。本文对齿型辊矫直辊系的矫直过程进行探索,解决普通薄板矫直中存在的矫直辊直径大小、矫直质量与矫直辊强度和刚度无法同时满足的困境。在对矫直方法和矫直工艺方面进行有意义的探索。（1）本文设计了齿型辊辊型曲线,得出了齿型辊节圆及齿数的具体数据,对数值进行统计分析,保证齿型辊的合理性。（2）建立了齿型辊矫直的有限元分析模型,利用有限元软件ANSYS/LSDYNA分析了不同辊距、不同齿数、不同辊型曲线等因素对齿型辊矫直后板材中的残余应力、平直度的影响以及对...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
小变形矫直方案矫直时金属断面的变形与应力图
华北理工大学硕士学位论文-5-图2大变形矫直方案矫直时金属断面的变形与应力图Fig.2Deformationandstressdiagramofmetalsectionduringstraighteningwithlargedeformationstraighteningscheme对于板材矫直技术的研究，国外的学者要早于国内，这些学者建立了完整的矫直理论和矫直工艺参数，前苏联专家采利柯夫将矫直过程变形近似为梁弯曲求出了弯曲力矩方程[16]。日本专家门田浩次等人对矫直辊和板材接触点进行计算研究，通过计算得出了矫直过程中板材的弯曲挠度[17-18]。Doege和Menz等人建立了板材矫直过程的半解析模型[19]。Batty和Lawson基于连续弯曲过程的解析，提出了矫直过程的力和功率的要求[20]。Mischke和Jonca建立了矫直工作辊的基本挠度模型[21]。Bodini等人成功地实现了完全自动化的板材矫直过程[22]。Baumgart等人将机器模型与简单的板材模型相结合，建立了详细的矫直工作辊挠度模型[23-24]。Kano等人通过弹塑性有限元模拟得到了矫直过程板材的变形规律[25]。Morris和Hardy等人进行矫直试验和ABAQUS有限元模拟得到矫直后的板带材残余应力分布规律[26]。JingYIN重新定义了矫直方案，在压下量的选取方面提供了理论依据，并根据板材的规格给出合理的调整范围和方法，通过塑性区域比和统一初始曲率所需的辊数，重新定义了大变形矫直方案和小变形矫直方案[27]。B.-A.Behrens通过进行消除边浪和中浪的有限元分析，用现场试验对模拟结果进行验证，得到不同板形缺陷的矫直方案[28]。Dratz,B.在精度和计算时间方面对有限元模型和两种解析模型（全解析模型和半解析模型）进行了比较，他们分析表明Menz和Henrich的分析模型是现有最快的模型[29]。Silvestre提出了一种基于离散弯曲理论的半解析模型。该模型能够在
华北理工大学硕士学位论文-7-有限元成为工程建模和仿真必不可少的技术，20世纪以来，随着有限元技术的发展，设计了许多专门用于仿真的有限元分析软件。目前应用较多的通用有限元软件如表3所示。进行有限元分析可以分为3个步骤，处理前进行问题规划，处理问题进行建模加载和求解，后处理进行结果分析。有限元仿真模拟的分析流程如图3所示。图3分析流程图Fig.3AnalysisflowchartANSYS/LS-DYNA是功能齐全的几何非线性、材料非线性和接触非线性有限元程序。以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流体-结构耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能。1.5研究内容与意义普通辊式矫直机的被矫直件的弯曲曲率与矫直辊的半径成反比，矫直辊的半径较小，矫直时，被矫直件的弯曲曲率大，矫直效果好，但由于矫直辊的半径较小，矫直辊的强度和刚度往往不能满足要求；反之，矫直辊的半径较大，矫直辊的强度和刚度能满足要求，但是被矫直件的弯曲曲率小，矫直效果较差。为了解决矫直辊半径大小与矫直辊强度、刚度及矫直效果三者之间的矛盾，因此本课题提出了齿型辊矫直的方法。由于齿型辊节圆半径较大增加了矫直辊的强度、刚度，而齿型辊的矫直半径由辊型曲线决定，可以较小，因此矫直效果较好，能够解决困扰矫直工艺的根本问题。因此能够矫直较薄板带材或高强度板带材，而且矫直辊系的辊数较少，符合第
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型多辊矫直技术在高强平整机上的应用[J]. 聂险峰. 工业计量. 2019(02)
[2]2018年钢铁行业运行情况[J]. 模具工业. 2019(03)
[3]平整液对冷轧带钢表面黄斑缺陷的影响[J]. 陈红星,李建中,刘常升. 轧钢. 2018(02)
[4]薄板矫直机性能特性分析[J]. 赵岽,吴庆君. 中国重型装备. 2017(02)
[5]塑性强化材料辊式矫直力学行为研究[J]. 何安瑞,刘东冶,刘超. 机械工程学报. 2016(18)
[6]冷轧平整工艺参数对带钢性能的影响[J]. 李坤,崔宏涛,朱丹青,杜建伟. 轧钢. 2015(06)
[7]薄板矫直机的咬入条件与夹送辊设计[J]. 赵岽,吴庆君. 中国重型装备. 2015(02)
[8]矫直机在冷轧精整中的应用[J]. 唐波. 四川冶金. 2014(06)
[9]薄带钢拉矫机浪形矫平过程机理建模及有限元验证[J]. 张清东,周岁,张晓峰,张勃洋. 机械工程学报. 2015(02)
[10]冷轧薄板厂重卷机组矫直机增加前后托辊装置[J]. 赵鸿彬,黄永赐. 科技风. 2013(07)
硕士论文
[1]电爆炸法中金属丝连续矫直技术及应用[D]. 郭勇.西安工业大学 2018
[2]首钢中厚板品种钢板形工艺研究与应用[D]. 孟冬立.燕山大学 2017
[3]薄规格板带材浪形矫直实验模拟研究[D]. 岳照涵.太原科技大学 2017
[4]十五辊辊式矫直机设计与研究[D]. 孙斌.山西农业大学 2015
[5]中厚板矫直有限元模拟及矫直质量影响因素探究[D]. 张炎.燕山大学 2013
[6]板材辊式矫直过程的有限元动态仿真[D]. 秦训松.武汉科技大学 2012
[7]辊式矫直机有限元仿真及1辊对板材矫直质量影响研究[D]. 陈健.武汉科技大学 2012
[8]中厚板辊式矫直机力能参数分析及板形动态仿真研究[D]. 吴沙.重庆大学 2010
[9]基于系统辨识的板带热连轧板凸度建模与分析研究[D]. 龚寄.中南大学 2007
本文编号：3563220
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
小变形矫直方案矫直时金属断面的变形与应力图
华北理工大学硕士学位论文-5-图2大变形矫直方案矫直时金属断面的变形与应力图Fig.2Deformationandstressdiagramofmetalsectionduringstraighteningwithlargedeformationstraighteningscheme对于板材矫直技术的研究，国外的学者要早于国内，这些学者建立了完整的矫直理论和矫直工艺参数，前苏联专家采利柯夫将矫直过程变形近似为梁弯曲求出了弯曲力矩方程[16]。日本专家门田浩次等人对矫直辊和板材接触点进行计算研究，通过计算得出了矫直过程中板材的弯曲挠度[17-18]。Doege和Menz等人建立了板材矫直过程的半解析模型[19]。Batty和Lawson基于连续弯曲过程的解析，提出了矫直过程的力和功率的要求[20]。Mischke和Jonca建立了矫直工作辊的基本挠度模型[21]。Bodini等人成功地实现了完全自动化的板材矫直过程[22]。Baumgart等人将机器模型与简单的板材模型相结合，建立了详细的矫直工作辊挠度模型[23-24]。Kano等人通过弹塑性有限元模拟得到了矫直过程板材的变形规律[25]。Morris和Hardy等人进行矫直试验和ABAQUS有限元模拟得到矫直后的板带材残余应力分布规律[26]。JingYIN重新定义了矫直方案，在压下量的选取方面提供了理论依据，并根据板材的规格给出合理的调整范围和方法，通过塑性区域比和统一初始曲率所需的辊数，重新定义了大变形矫直方案和小变形矫直方案[27]。B.-A.Behrens通过进行消除边浪和中浪的有限元分析，用现场试验对模拟结果进行验证，得到不同板形缺陷的矫直方案[28]。Dratz,B.在精度和计算时间方面对有限元模型和两种解析模型（全解析模型和半解析模型）进行了比较，他们分析表明Menz和Henrich的分析模型是现有最快的模型[29]。Silvestre提出了一种基于离散弯曲理论的半解析模型。该模型能够在
华北理工大学硕士学位论文-7-有限元成为工程建模和仿真必不可少的技术，20世纪以来，随着有限元技术的发展，设计了许多专门用于仿真的有限元分析软件。目前应用较多的通用有限元软件如表3所示。进行有限元分析可以分为3个步骤，处理前进行问题规划，处理问题进行建模加载和求解，后处理进行结果分析。有限元仿真模拟的分析流程如图3所示。图3分析流程图Fig.3AnalysisflowchartANSYS/LS-DYNA是功能齐全的几何非线性、材料非线性和接触非线性有限元程序。以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流体-结构耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能。1.5研究内容与意义普通辊式矫直机的被矫直件的弯曲曲率与矫直辊的半径成反比，矫直辊的半径较小，矫直时，被矫直件的弯曲曲率大，矫直效果好，但由于矫直辊的半径较小，矫直辊的强度和刚度往往不能满足要求；反之，矫直辊的半径较大，矫直辊的强度和刚度能满足要求，但是被矫直件的弯曲曲率小，矫直效果较差。为了解决矫直辊半径大小与矫直辊强度、刚度及矫直效果三者之间的矛盾，因此本课题提出了齿型辊矫直的方法。由于齿型辊节圆半径较大增加了矫直辊的强度、刚度，而齿型辊的矫直半径由辊型曲线决定，可以较小，因此矫直效果较好，能够解决困扰矫直工艺的根本问题。因此能够矫直较薄板带材或高强度板带材，而且矫直辊系的辊数较少，符合第
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型多辊矫直技术在高强平整机上的应用[J]. 聂险峰. 工业计量. 2019(02)
[2]2018年钢铁行业运行情况[J]. 模具工业. 2019(03)
[3]平整液对冷轧带钢表面黄斑缺陷的影响[J]. 陈红星,李建中,刘常升. 轧钢. 2018(02)
[4]薄板矫直机性能特性分析[J]. 赵岽,吴庆君. 中国重型装备. 2017(02)
[5]塑性强化材料辊式矫直力学行为研究[J]. 何安瑞,刘东冶,刘超. 机械工程学报. 2016(18)
[6]冷轧平整工艺参数对带钢性能的影响[J]. 李坤,崔宏涛,朱丹青,杜建伟. 轧钢. 2015(06)
[7]薄板矫直机的咬入条件与夹送辊设计[J]. 赵岽,吴庆君. 中国重型装备. 2015(02)
[8]矫直机在冷轧精整中的应用[J]. 唐波. 四川冶金. 2014(06)
[9]薄带钢拉矫机浪形矫平过程机理建模及有限元验证[J]. 张清东,周岁,张晓峰,张勃洋. 机械工程学报. 2015(02)
[10]冷轧薄板厂重卷机组矫直机增加前后托辊装置[J]. 赵鸿彬,黄永赐. 科技风. 2013(07)
硕士论文
[1]电爆炸法中金属丝连续矫直技术及应用[D]. 郭勇.西安工业大学 2018
[2]首钢中厚板品种钢板形工艺研究与应用[D]. 孟冬立.燕山大学 2017
[3]薄规格板带材浪形矫直实验模拟研究[D]. 岳照涵.太原科技大学 2017
[4]十五辊辊式矫直机设计与研究[D]. 孙斌.山西农业大学 2015
[5]中厚板矫直有限元模拟及矫直质量影响因素探究[D]. 张炎.燕山大学 2013
[6]板材辊式矫直过程的有限元动态仿真[D]. 秦训松.武汉科技大学 2012
[7]辊式矫直机有限元仿真及1辊对板材矫直质量影响研究[D]. 陈健.武汉科技大学 2012
[8]中厚板辊式矫直机力能参数分析及板形动态仿真研究[D]. 吴沙.重庆大学 2010
[9]基于系统辨识的板带热连轧板凸度建模与分析研究[D]. 龚寄.中南大学 2007
本文编号：3563220
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