十五辊组合矫直机矫直模型研究

矫直机

第40卷第6期

2008年11月

四川大学学报(工程科学版)

JOURNALOFSICHUANUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCEEDITION)

Vol.40No.6Nov.2008

　　文章编号:100923087(2008)0620181205

十五辊组合矫直机矫直模型研究

王效岗1,2,黄庆学2,马　勤1

(1.兰州理工大学,甘肃兰州730050;2.太原科技大学,山西太原030024)

摘　要:用几何分析和数值模拟相结合的方法,研究了中板采用十五辊组合矫直机矫直过程中的变形演化状况。研究结果表明,板材在十五辊组合矫直机矫直过程中弯曲变形和曲率演化有别于普通矫直机,可以得到更高的薄板矫直精度。平行矫直技术和张力矫直技术是与组合矫直机辊系相适应的技术,它可以提高矫直的精度,同时消除负扭矩对矫直辊的影响,从而提高了矫直机的矫直材料强度能力范围。同时,提出一种矫直过程计算方法,采用这种方法所得计算值与模拟值、实测值基本一致。关键词:中厚板;矫直模型;组合中图分类号:TF35

文献标识码:A

ResearchofLevelingModelofFifteenRollerCombinationLeveler

WANGXiao2gang

1、2

,HUANGQin2xue,MAQin

21

(http://www.77cn.com.cnnzhouUniv.ofTechnol.,Lanzhou730050,China;2.TaiyuanUniv.ofSci.andTechnol.,Taiyuan030024,China)

Abstract:Evolvementofplateinfifteen2rollercombinationlevelerarestudiedinthispaperusingbothanalyticge2ometryandFEM.Theresultsshowthatthebendingdeformationandcurvatureevolvementaredifferentfromthose

obtainedbygeneralleveler.Thetechnologiesofparallellevelingandtensionlevelingareadaptivetotherollsystemofcombinationleveler,whichnotonlycanimprovelevelingprecision,butalsocanerasetheinfluenceofnegativetorqueonlevelingroll,thusimprovingthelevelingstrengthcapacityoflevelingmaterials.Meanwhile,anewcalcu2latingmethodoflevelingprocesswaspointedout,whoseresultswerebasicallyconsistenttothoseofexperimentalresults.Keywords:platesteel;levelingmodel;combination

　　辊式矫直机是中厚板生产过程中的重要设备,主要用来消除轧制和轧后冷却、热处理过程中产生的瓢曲和波浪缺陷,保证板材平直精度、消除残余

[1-4]

应力以符合国家标准或满足用户要求。随钢结构加工、造船、石油等工业的发展,对矫后板形提出

收稿日期:2008-01-20

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50575155);山西省科

技攻关(2007031123-03);新世纪人才支持计划

(NECT-05-0268)

了更高的要求

[5-7]

。组合矫直机作为热处理矫直

机,设在正火或回火热处理线后,用于矫直热处理后不平直的钢板。组合矫直机作为第三代中厚板辊式

矫直机重要分枝,各开发厂家的不同而具有不同的形式

[7-8]

。目前,组合矫直机研究主要集中在机械

结构和辊系参数确定,对其变形理论研究较少。

作者在板材矫直机理特征研究的基础上,研究了一种组合矫直机的矫直模型,对制定中厚板组合矫直机的矫直方案具有指导意义。

作者简介:王效岗(1976-),男,博士生.研究方向:冶金机械.

矫直机

1　研究用矫直机

十五辊组合矫直机针对高强度板设计,用于热

处理线或冷状态下的中厚板的矫直。其矫直的产品规格为6～40mm×1500～3000mm×3000～12000mm,屈服强度≤600MPa,矫直温度≤150℃,矫直速度0.25～1m/s,单向矫直力>30000kN,机架刚度>10000kN/mm。

矫直机辊系采用了变辊距变辊径和辊系参数的优化技术的技术,它既保证了最小厚度板材的矫正质量,又保证了矫正最大厚度板材时的矫正强度。如图1所示,工作辊系由8个小直径辊、6个大直径辊和1个中间过渡辊组成。工作辊系下排工作辊前4个可整体微量调整,可根据不同板厚采用不同辊数参与矫直。当矫正薄板时,全部工作辊参与矫正,此时相当于15辊矫正机,当矫正厚板时,下排工作辊前4个调整到低位,此时相当于7辊矫正机。本文主要研究十五辊组合矫直机对薄板的矫直

。

(a

)

(b)

图1　十五辊组合矫直机的结构和辊系

Fig.1　Structureandrollparametersoffifteen_roller

combinationleveler

2　矫直模型

辊式矫直机工作原理为通过交错布置的辊系使板材运行过程中产生反复的弯曲。在这个过程中,板材的上下表面发生了局部的塑性变形,中心层为

弹性变形区。由于这种独特的变形过程有效的提高板形精度、消除残余应力。

整个矫直过程可简化看作板材连续通过数个弯曲单元;为了便于分析计算,取一个矫直单元作为研究的对象。

假定材料原始弯曲曲率为C0,材料经过一个矫直单元,在矫直辊的作用下产生弯曲曲率Cw。在这个过程中,材料弯曲变形总变形为CΣ,为材料实际弯曲过程经过的曲率变化即CΣ=Cw-C0。如图2

(a)所示,在这个过程中,如果材料处于弹性变形阶

段,在通过这个矫直单元后,材料的曲率即残留曲率

Cc,Cc=Cw-Cf;其中材料产生弹复,弹复过程变化

曲率Cf,由于过程为纯弹性过程,Cf=CΣ,材料曲率将恢复到原始曲率C0,即Cc=C0

。

图2　弯曲变形曲率之间的关系

Fig.2　Relationofcurvatureinbendingdeform

在这个过程中,如果材料弯曲出现塑性变形,

如图2(b)卸载后将不能恢复到原始曲率C0,只能弹复一部分变形,其余部分成为永久变形,在通过这个矫直单元后,材料的曲率即残留曲率Cc,Cc=Cw-Cf;其中材料产生弹复,弹复过程变化曲率Cf,Cf=

MΣEI

,其中,MΣ为本矫直单元产生的弯距。

矫直过程为一个连续弯曲的过程,每个矫直单元都可视为一个弯曲单元。每个矫直单元采用上述弯曲弹复理论计算矫直过程。计算过程如图3所示,首先,根据压下量计算每个矫直弯曲曲率Cwi;其次,把材料的原始曲率C0作为第一矫直单元原始曲率C01,计算第一矫直单元的CΣ1、

Cf1、Cc1;再次,把上一矫直单元的残留曲率Cci作为下一个矫直单元的原始曲率;循环计算,计算全部矫直单元;最后,把最后矫直单元的残留曲率CcN即是整个矫直单元的残留曲率Cc

3　十五辊矫直方案

通常辊式矫直过程采用矫直辊压弯量递减、轧件交替弯曲的矫直方案。采用这种矫直方案,在矫

矫直机

图3　矫直计算流程图

Fig.3　Flowchartoflevelcalculate

直过程中,随着矫直板材弯曲曲率的减少,板材在各个矫直辊之间的运动速度将发生变化。而如果矫直辊集中传动,转速相同,则在矫直板材的过程中产生负转矩。负转矩现象将造成板材在矫直辊面上打滑,引起噪音,从而降低了板材的矫直质量[9,10]

。同时随着中厚板轧后控冷等技术的采用和高强度合金钢、管线钢等钢种的开发,矫直辊的传动扭矩成为薄弱环节,影响了矫直材料屈服强度的扩大。十五辊矫直机根据辊系特点,在高强薄板矫直时,采用平行矫直方案和辊系间张力技术,提高了矫直机的矫直精度,扩大了矫直板材的材料强度范围。当采用平行矫直方案,相同的压下量在不同的辊系中使板材的弯曲程度不同。如图4(a)所示

。

(a)

(b)

图4　板材在矫直过程中残余曲率和反弯曲率的变化

Fig.4　Therelationbetweenremaincurvatureand

bendcurvature

组合矫直前面的小辊系使轧件得到大的弯曲曲率相同弯曲变形。由于金 …… 此处隐藏：6410字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……