工作辊边部接触条件下的异步轧制的模拟及实验研究

摘要

薄带被广泛地应用于电子和仪器仪表等工业。随着科技的发展，用户对薄带产品的需求量逐步增加，对其质量的要求也越来越高。因此，如何改善板形及提高尺寸精度成为钢铁企业及研究者所关心的问题。由于冷轧产品具有尺寸精确，表面光滑等优点，薄带多采用冷轧的方法来生产。但是由于现代轧制理论中的“最小可轧厚度”的限制，当薄带厚度达到某一定值后，即使增加压力，轧件也不可能再变薄。因此引入了异步轧制的新技术。在四辊轧机上，利用异步轧制的方法成功打破了“最小可轧厚度”的限制，可将轧件进一步轧薄，并且显著降低了轧制压力。在国内许多中小企业，四辊轧机上都还没有安装液压弯辊系统，因此，在轧制薄带时，工作辊的边部就会发生接触压扁，在这种情况下的轧辊的力学模型及轧件的变形都发生了很大的改变，尤其是在异步轧制的条件下。可是目前为止，对此问题还没有系统深入的研究，因此工作辊边部接触条件下的薄带冷轧成为一个新的课题。 本文利用修正的影响函数建立了工作辊边部接触条件下轧辊的力学及变形模型，计算了由于弯曲力与剪切力引起工作辊与支撑辊的变形；计算了由于工作辊与支撑辊及轧件间的弹性压扁引起变形；描述了工作辊与支撑辊、工作辊与轧件、上下工作辊之间的变形协调关系。本论文采用迭代算法计算轧辊的变形及板形。根据构建计算框图，编写C语言程序，得到模拟结果。根据模拟结果分析工作辊边部接触对轧制压力、辊间接触压力及板形的影响；轧件宽度对轧制压力、辊间接触压力及板形的影响；工作辊及轧辊间的横向摩擦系数对板形的影响；在异步轧制的情况下，上下工作辊的速度比及半径比对轧制压力、辊间压力、板凸度、搓轧区长度及工作辊边部接触长度的影响。同时，也探讨了轧件与上下工作辊的摩擦系数的比及压下率对板凸度的影响。 本文还设计了工作辊边部接触条件下的薄带的异步轧制实验。通过整理实验数据，分析了压下率和润滑条件对轧制压力及轧制力矩的影响；轧件宽度和轧制速度对轧制压力及轧制力矩的影响等。 对比模拟及实验数据，总结规律，得出各轧制参数对轧制压力及板形的影响规律，从而为优化轧制工艺参数提供依据。

目录

文摘

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引言

第一章文献综述

1.1轧钢生产

1.1.1轧钢生产概述

1.1.2轧钢生产系统

1.1.3轧钢生产工艺

1.1.4轧制生产过程

1.2冷轧薄带的生产

1.2.1冷轧板带钢

1.2.2冷轧薄带生产的发展历史

1.2.3冷轧薄带发展迅速的原因

1.2.4冷轧薄带的规格、品种和用途

1.3异步轧制

1.3.1异步轧制的发展

1.3.2异步轧制技术的基本原理

1.3.3利用异步轧制技术生产薄带

1.4课题的提出及意义

1.4.1课题的提出

1.4.2课题研究的方案

1.4.3课题研究的内容

1.4.4课题研究的意义

第二章力学模型的建立

2.1影响函数法

2.1.1离散化过程

2.1.2影响函数的概念及由此函数定义的轧辊弹性变形公式

2.2轧辊变形数学模型的建立

2.2.1工作辊与支撑辊的自身变形

2.2.2弹性压扁

2.3辊系变形的协调关系

2.3.1工作辊间的变形协调关系

2.3.2工作辊与板带间的变形协调关系

2.3.3工作辊间的变形协调关系

2.4工作辊的静平衡方程

2.5计算框图

第三章模拟结果分析

3.1模拟计算条件

3.2轧制参数对轧制力及板形的影响

3.2.1工作辊边部接触对轧制力及板形的影响

3.2.2板带宽度对轧制力及板形的影响

3.2.3横向摩擦力对板形的影响

3.3异步轧制中上下辊的速度比、半径比对机械性能的影响

3.3.1异步轧制的速度比及半径比对工作辊边缘接触条件下的各项力学性能的影响

3.3.2轧制参数对工作辊边缘接触长度的影响

3.4本章小结

第四章实验研究

4.1实验方案

4.2实验设备

4.3实验步骤

4.4实验参数

第五章实验结果分析与讨论

5.1轧制参数对轧制力及轧制力矩的影响

5.1.1压下率及润滑条件的影响

5.1.2板带宽度和轧制速度的影响

5.2本章小结

第六章结论

参考文献

致谢