热轧工作辊在线横移过程中接触摩擦阻力研究

摘要

无头轧制生产技术是我国钢铁“十三五”规划中的重点，对推动我国钢铁产业向着短流程、绿色化制造的方向发展有重要意义。其中，工作辊在线横移是无头轧制等连续化轧制生产工艺中的特色技术之一。它与传统热轧过程中工作辊的横移有很大区别：传统热轧过程中，工作辊是在轧制道次间隔内进行的无负载横移，而在连续化轧制过程中，要求工作辊在带有负载情况下进行在线横移。通过工作辊的在线横移，可以有效减弱工作辊边部磨损、提高板形质量和延长轧程，因此，准确预测在线横移过程中工作辊受到的横移阻力对自动化设定和板形控制都有着重要意义。本文从理论计算、有限元数值模拟两个方面，对热轧工作辊在线横移过程中受到的横移阻力进行了研究，得到了轧制力、移速比、摩擦系数等因素对工作辊受到支撑辊及带钢之间的横移阻力影响的变化规律。
　　在理论计算方面，针对工作辊与支承辊两平行圆柱体接触滚动横移过程，基于预位移-动摩擦理论，将接触区域划分为粘着区与滑动区，明确了极限预位移的求解方法，推导了横移阻力的计算公式；针对工作辊与带钢之间的轧制变形横移过程，采用滑动摩擦理论，推导了工作辊受到带钢横移阻力的计算公式。采用所推导的计算公式，计算了典型轧制工况下的工作辊在线横移阻力。
　　在有限元模拟方面，分别构建了工作辊与支承辊、工作辊与带钢的有限元模型，选取不同的摩擦模型，对工作辊在线横移过程的接触弧长、接触压力分布、摩擦力分布进行数值计算。将工作辊与支撑辊间横移阻力的计算结果进行了比较，结果发现：理论计算结果和数值模拟结果一致；辊间横移阻力随着轧制力和摩擦系数增加呈线性增加的趋势，随着移速比的变化在一定的范围内呈线性分布，超过一定值后呈非线性分布。通过工作辊与带钢间有限元模拟计算，分析了温度、摩擦系数、横移速度等不同因素作用下横向摩擦力、宽展在接触弧上及带钢宽度方向上的变化规律，得到了工作辊与带钢间横移阻力的变化规律。结果表明：工作辊受到带钢的横移阻力随着横移速度的增加呈线性增加趋势，随着温度的增加呈线性减小趋势，随着摩擦系数的增加呈近似抛物线型方式增加。

目录

声明

1绪论

1.1 选题背景、研究目的和意义

1.2 横移阻力的国内外研究现状及轧制技术发展动态

1.3 主要研究内容

2热轧工作辊在线横移阻力理论计算研究

2.1 引言

2.2 工作辊与支撑辊间带载荷条件下横移阻力计算方法研究

2.3 工作辊与带钢之间在线横移阻力计算方法研究

2.4 典型轧制规程下工作辊在线横移阻力的计算结果

2.5 本章小结

3热轧工作辊在线横移过程有限元模型的建立

3.1 引言

3.2 有限元模型的建立

3.3 有限元模型步长参数设定

3.4 MSC.MARC软件中摩擦力提取问题

3.5 本章小结

4工作辊与支撑辊间带负载横移阻力计算结果分析

4.1 引言

4.2 工作辊和支撑辊间接触宽度计算结果分析

4.3 工作辊与支撑辊间接触压力计算结果对比及分析

4.4 工作辊与支撑辊间接触摩擦力计算结果对比及分析

4.5 工艺参数对辊间横向接触摩擦力分布的影响

4.6 工作辊与支撑辊有限元模型验证

4.7 工艺参数对工作辊与支撑辊间横移阻力影响

4.8 本章小结

5工作辊与带钢之间横移阻力有限元数值模拟研究

5.1 引言

5.2 轧制力的分布

5.3 工作辊与带钢轧制过程中接触弧长的计算结果

5.4 工作辊横移前后带钢接触摩擦力板宽方向的分布

5.5 工艺参数对带钢接触摩擦力分布的影响

5.6 工艺参数对宽展分布的影响

5.7 工艺参数对工作辊与带钢间横移阻力的影响

5.8 本章小结

结论

参考文献

致谢