轧机轧制过程轧制压力的确定及应力应变分析

摘要

轧钢生产是将钢锭或钢坯轧制成钢材的生产环节。用轧制方法生产钢材，具有生产率高、品种多、生产过程连续性强、易于实现机械化自动化等优点。因此，它比锻造、挤压、拉拔等工艺得到更广泛地应用。轧钢机是轧钢生产过程主要的同时也是最重要的生产设备。轧机牌坊和轧辊的弹性变形直接影响到产品的最终断面形状和尺寸精度，对轧机牌坊和轧辊弹性变形的分析，可为设备结构的优化设计和制定优化的轧制工艺制度提供理论依据；轧辊和轧机机架是轧制力的主要承载体，其强度是否满足要求直接关系到设备的安全生产。 本文针对攀钢集团四川长城特殊钢有限责任公司第四分厂φ825初轧机，以5.9t大钢锭方坯尺寸750×750mm轧制至坯料尺寸280×280mm的轧制工艺和生产设备为研究对象，对其轧制时测量的工艺参数数据进行了收集、整理、分析。详细阐述了轧制力测试技术理论，探讨了在大钢锭的轧制中轧制压力实测和工程计算方法，并校核了轧辊的辊身和辊颈的强度以及轧机机架的强度，对该厂轧制大钢锭进行了可行性分析。 本文结合有限元法基础理论，运用ANSYS大型通用有限元分析软件，对轧制该工艺时轧辊和机架(牌坊)的弹性变形进行了有限元模拟，对变形过程中轧辊和机架(牌坊)的应力应变分布及危险断面进行了分析讨论。运用有限元法建立模型，可以方便、有效、直观地预测和计算轧辊和机架的弹性变形及应力分布，可以预测轧辊及机架(牌坊)在产生变形时各部位的受力状况，便于找出轧辊和机架的薄弱环节，为今后轧辊和机架结构的优化设计提供理论依据。 本文综合运用实测法、工程计算法及有限元法对轧机的轧制力和应力应变进行了确定和分析，充分发挥了各自的特点，得到了满意的结果。为这三种方法在工程上的综合运用提供了思路。

目录

文摘

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1绪论

1.1轧机的发展概况

1.1.1初轧机

1.1.2热轧宽带钢轧机

1.1.3冷轧宽带钢轧机

1.1.4钢管及线材轧机

1.2轧钢机轧制压力

1.3有限元模拟技术在轧制中的应用

1.4课题的研究内容及意义

2轧制压力测试

2.1测试技术概述

2.2测试的理论基础

2.3应变片原理

2.3.1应变片

2.3.2应变片的粘贴

2.4测量电路

2.5集电装置

2.6电阻应变仪及X-Y函数记录仪

2.7轧制压力测量

2.8标定

3轧制力的计算

3.1轧制力理论

3.1.1轧制单位压力的计算

3.1.2影响轧制单位压力的因素

3.2测定轧制压力时轧机牌坊的标定方程

3.3轧制力的实测计算

3.3.1计算轧制力

3.3.2计算轧制力矩

3.4轧制力的理论计算

3.5结果分析

4 Φ825轧机校核

4.1轧辊校核

4.1.1辊身强度校核

4.1.2辊颈强度校核

4.2机架校核

4.2.1基本参数计算

4.2.2校核机架强度

5Φ825轧机轧辊及机架有限元分析

5.1有限元法的基本思想

5.2应用有限元法进行分析的过程

5.3有限元法的特色

5.4 ANSYS软件的简介

5.4.1 ANSYS的发展历史

5.4.2 ANSYS软件的功能

5.4.3 ANSYS软件的有限元典型分析过程

5.4.4弹塑性有限元仿真系统程序框架

5.5轧辊弹性变形有限元法分析

5.5.1辊系变形有限元模型

5.5.2Φ825初轧机轧辊弹性变形有限元法分析

5.6机架弹性变形有限元法分析

5.6.1牌坊应力分析

5.6.2牌坊变形分析

6结论

致 谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录