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北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)
第15卷第1號， 2008年2月，第91頁
板形控制能力，熱寬帶鋼軋機(jī)
王仁中，楊全，Anrui He ,邵間，和邊海濤。
國家工程研究中心的高級軋制
大學(xué)，北京科技，北京100083 。 Cllina
（2007.01 11收到）
摘要：通過二維有限單元法（ FEM ）對厚度可變式軋機(jī)的彈性變形進(jìn)行分析。三個(gè)典型的工長被用于分析研究。對板帶軋機(jī)輥的控制能力進(jìn)行了一項(xiàng)全面的研究。然后對板形控制能力的三個(gè)工廠進(jìn)行了比較綜合
。
2008，北京科技大學(xué)，版權(quán)所有。
關(guān)鍵詞：熱軋;寬帶鋼;板形模型; 彈性變形;凸度
1.簡介
板帶鋼產(chǎn)量已經(jīng)變成評估一個(gè)國家的鋼鐵工業(yè)水平的重要方面.所以對板帶鋼來說，好的板形非常重要.在帶鋼軋機(jī)中控制熱板形在是一個(gè)困難而又重大的問題.目前，熱軋帶鋼軋機(jī)的類型選擇和建設(shè)自動(dòng)化控制模型板形是兩種主要的控制質(zhì)量的方法，在熱軋中[ 1-4 ] 。在這篇文章中， 以1500年一廠， 1700年一磨，和2150年一廠的分析為基礎(chǔ)。這是三種典型的全廠熱連軋，研究其板形控制能力.這可以作為建立板形控制模型，并選擇熱寬帶鋼軋機(jī)類型的參考。
2.計(jì)算模型的彈性變形
有典型的鋼廠熱連軋全是1500軋機(jī)， 1700軋機(jī)，和2150軋機(jī) ，因?yàn)?500軋機(jī)已接近于1420軋機(jī)和1580軋機(jī)， 1700軋機(jī)類似1780軋機(jī)和1800軋機(jī).并且2150軋機(jī)可代替2030軋機(jī)和2350軋機(jī)這些大型寬帶鋼軋機(jī).兩個(gè)三維有限元法（ FEM ）可變厚度作為一種分析三個(gè)軋機(jī)[ 5-6 ]板形控制能力的主要工具 。這樣做的目的是研究系數(shù)的板形控制模型顯示下列方程。這些下面寬帶軋機(jī)的系數(shù)是：
（1）
式中：是板帶凸度，是指軋輥力影響率，指彎輥的工作效率
指工作輥凸度影響率，指工作輥直徑影響率，指支承輥直徑影響率
指工作輥轉(zhuǎn)變率的影響，指板帶進(jìn)入凸度，P指軋制力，
BF指工作輥彎曲力，指工作輥凸度，指支承輥凸度
指工作輥直徑，支承輥直徑，SFT指工作輥移動(dòng)距離
如圖1所示，二維有限元分析模型已經(jīng)被陳更新?；舅枷胧墙Y(jié)合工作輥和支承輥成一個(gè)實(shí)體，以至于工作輥和支承輥之間的接觸壓力轉(zhuǎn)化為內(nèi)力。雖然在Z軸方向的厚度不同，但該模型還是兩維得。每個(gè)元素都有自己的厚度按照統(tǒng)籌遠(yuǎn)離其輥軸和半徑R。這個(gè)專門的有限元模型可以預(yù)測輥縫簡介和接觸壓力分布。它使輥的實(shí)際情況加以考慮.它的有效性已經(jīng)通過測試。
3.三個(gè)工廠的板形控制能力的比較。
軋機(jī)工作條件的限制始終是被考慮的最大的中介角色，最起碼的條件和選擇。該軋制力被認(rèn)為是分配均勻，即= 1.0 。 首先，傳統(tǒng)的工作輥的分析，磨損和熱凸度的個(gè)人資料不參與的地方，因?yàn)樗麄兪前ㄔ谕韧瞥龅膫€(gè)人資料。
三個(gè)廠各種參數(shù)的計(jì)算列于表1 。BW是帶寬。工作條件的數(shù)量取決于產(chǎn)品參數(shù)、、、、、和，這都需要在模型中計(jì)算。當(dāng)BF=0, =1.0, =0,
=0,和SFT=0時(shí)，能被計(jì)算出來。是計(jì)算其他參數(shù)的基礎(chǔ)。所以，能被計(jì)算出來。這些模型的參數(shù)可以很容易計(jì)算出從下列方程。
（2）
（3）
在均衡器（2）中, 是這影響率的例子，是參數(shù)變化的事例。在均衡器（3）中，是和之間的差異。和是與實(shí)例相對應(yīng)的板帶凸度。
3.1帶鋼寬度對帶鋼凸度的影響
薩默斯【 8 】預(yù)測，輥偏轉(zhuǎn)，因此，帶鋼凸度隨著軋制力的增加而增加。由于軋制力正比于帶鋼寬度，可以預(yù)測可以對帶鋼凸度軋制的產(chǎn)品的寬度有影響。有限元分析表明，隨著帶鋼凸度的增加帶鋼寬度達(dá)到一定的程度.如圖2所示，這條寬度接近軋管長度的70 ％至80 ％。在這種情況下這個(gè)結(jié)果與Ginzburg的[9一10] 是一樣的。
在這三個(gè)廠中，在圖2中，1500軋機(jī)帶鋼凸度的最大值接近于1700軋機(jī)的。然而，2150軋機(jī)帶鋼凸度的最大值是比其他軋機(jī)更大的?？梢悦鞔_的說軋機(jī)越寬，帶鋼中心凸度就越大，并且?guī)т撏苟纫搽S著帶鋼寬度的增加而增加。經(jīng)過一定帶鋼寬度，帶鋼凸度將下降。
3.2軋制力對帶鋼凸度的影響
關(guān)于帶鋼中心凸度的軋制力的影響能通過軋制力參數(shù)的影響表示。如前所述，，輥力影響率和帶鋼寬度之間的關(guān)系與帶鋼凸度的帶鋼寬度的影響相似。首先，它隨著帶鋼寬度的增加而增加。其次，它隨著帶鋼寬帶增加到一定得程度而下降。如圖3所示，2150軋機(jī)的軋制力影響率快速改變并且比其他軋機(jī)更快。2150軋機(jī)的最大軋制力影響效率是1500軋機(jī)和1700軋機(jī)的兩倍。它表明當(dāng)寬帶鋼在寬軋機(jī)下軋制時(shí)，帶鋼凸度軋制力的影響更大。然而，在帶鋼寬度的增加方面，1500軋機(jī)的影響效率與1700軋機(jī)的影響效率是相似的。
3.3．彎曲力對帶鋼凸度的影響
軋制時(shí)，彎輥是用于連軋帶鋼凸度控制最常用的方法之一。而且，它還是帶鋼控制模型的主要方法。目前，在熱軋中，工作輥正彎曲力用于工作輥楔子。帶鋼中心凸度的彎曲力的影響程度是由彎曲力影響參數(shù)表示的，并且，它對軋制力有負(fù)影響。正彎曲輥使帶鋼形狀成凹形的。如圖4所示，工作輥彎曲影響率 隨著帶鋼寬度BW的增加幾乎成線性增加。2150軋機(jī)彎曲力影響率比其他軋機(jī)的大。軋制同樣寬度的帶鋼，越寬的軋機(jī)彎曲力影響越小。這表明要得到同樣大小的帶鋼凸度，越寬的軋機(jī)就需要越大的軋制力。
3.4．工作輥凸度對帶鋼凸度的影響
工作輥凸度對帶鋼凸度的影響是由工作輥影響率表示的。工作輥凸度有效地改變無負(fù)載輥縫的調(diào)整和修改了工作輥和支承輥之間的滾接觸條件。這是調(diào)整帶鋼的最通常的方法之一。這凸度是針對于整個(gè)工作輥長度而言的，并且不同于帶鋼凸度。這三個(gè)軋機(jī)的工作輥凸度對帶鋼寬度的影響在圖5中列出。工作輥凸度等于-150um。如圖5所示，2150軋機(jī)的工作輥凸度影響率最大。然而，同樣大小的帶鋼寬度，2150軋機(jī)的影響率比1700軋機(jī)的小。這表明要得到同樣大小的凸度，寬軋機(jī)的工作輥具有更大的凸度調(diào)整能力。
3.5．支承輥凸度對帶鋼凸度的影響
支承輥凸度對帶鋼凸度的影響是由支承輥凸度影響率表示的。如圖5和6所示，支承輥凸度的使用工作輥凸度要少，因?yàn)橹С休佂苟戎恍薷闹С休伜凸ぷ鬏佒g的接觸條件.它對無負(fù)載輥縫影響較小。三臺軋機(jī)的支承輥凸度等于150um。如圖6所示，2150軋機(jī)的支承輥凸度影響率最高。然而，同樣寬度的帶鋼，2150軋機(jī)的效率比1500軋機(jī)的低。這表明要獲得同樣的凸度，寬軋機(jī)的支承輥的凸度調(diào)整能力更好。而且，這凸度對支承輥和工作輥之間的接觸條件沒有負(fù)面作用。
3.6．工作輥直徑對帶鋼凸度的影響
工作輥直徑影響率表明工作輥直徑對帶鋼中心凸度的影響。首先，三臺軋機(jī)的工作輥直徑的影響程度隨著帶鋼寬度的增加而增加。其次，當(dāng)帶鋼寬度達(dá)到一定程度，影響將下降。如圖7所示，帶鋼寬度彎曲范圍大雨時(shí)軋輥長的70%到80%。同樣大小的帶鋼寬度，因?yàn)?500軋機(jī)工作輥直徑比1700軋機(jī)和2150軋機(jī)更小，1500軋機(jī)工作輥直徑的影響最大。隨著工作輥直徑的下降，在軋制過程中，輥?zhàn)拥淖枇Ω?，所以，帶鋼凸度更大?
3.7.支承輥直徑對帶鋼凸度的影響
因?yàn)橹С休佒睆酵ǔＪ枪ぷ鬏佒睆降?.5到2.5倍，所以支承輥直徑對帶鋼凸度的影響可以用支承輥影響率表示。關(guān)于撓度，很明顯，支承輥直徑對帶鋼的影響比工作輥直徑影響更大。如圖8表示隨著帶鋼寬度的增加三臺軋機(jī)的支承輥直徑的變化情況。如圖8所示，2150軋機(jī)的支承輥直徑影響率最大。然而，在同樣帶鋼寬度下，1500軋機(jī)的影響比1700軋機(jī)和2150軋機(jī)更大。1500軋機(jī)的工作輥直徑最小。隨著支承輥直徑的下降，在軋制過程中，滾子的阻力更小，所以，帶鋼凸度更大。
3.8.其他因素對帶鋼凸度的影響
在輥?zhàn)冃芜^程中，分析傳統(tǒng)工作輥和支承輥。工作輥轉(zhuǎn)移過程中，當(dāng)帶鋼寬度變化時(shí)，工作輥對帶鋼凸度沒有影響。分析帶鋼凸度的連續(xù)變化和線性變化，工作輥的移動(dòng)對帶鋼控制模型參數(shù)有很大影響。
4.總結(jié)
（1）二維有限元變厚度是一種分析的彈性變形的卷的有效的機(jī)制
（2）板形模板的共同系數(shù)用于目標(biāo)分析。隨著帶鋼寬度的變化，比較三臺軋機(jī)的板形控制能力。所以，它為板形模板提供參考。
（3）三臺軋機(jī)的板形控制能力的數(shù)據(jù)將作為選擇寬帶鋼熱軋機(jī)的參考。
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