连续退火生产线带钢稳定通板技术研究

摘要

连续退火生产线是一个将带钢清洗、退火、平整、表面检测、涂油、重卷和剪切等多个工艺处理过程依序一次完成的生产机组,能够使带钢获得无粘结缺陷且表面质量良好的热处理,是带钢退火工艺发展的方向。但在目前连续退火生产中存在最突出的问题是,由于炉内带钢经常出现瓢曲现象,导致带钢纵向起皱甚至断带,使其难以实现稳定可靠的高速通板生产,严重影响机组的产量、质量和效率。随着汽车、轻工、家电及建筑行业在“十一五”期间的快速发展,冷轧和热镀锌钢板的需求量随之增加。而作为连续退火/热镀锌机组核心技术的高速稳定通板技术就很有必要进行基础的、深入的研究。实际生产中,由于带钢张力、来料板形、工作辊型、冷却和加热的均匀性等因素的影响,造成带钢的不良板形,给生产线的稳定运行带来了很大的困难。本文从影响稳定通板的主要因素——瓢曲和跑偏入手,进行通板技术研究。为了得到与生产实际更吻合的数据,首次根据相似原理搭建实验台,在总结日本学者研究的基础上建立了一套机械实验装置,用与高温带钢性能相似的铝箔在常温下进行实验,研究得出了炉辊凸度、平台区长度、粗糙度、辊形、铝箔尺寸等参数对带钢临界瓢曲应力和炉辊纠偏能力的影响趋势;除此之外,本论文采用ABAQUS有限元分析软件对连续退火机组上带钢稳定通板技术进行了系统的研究,成功地用有限元软件实现了带钢瓢曲动态过程的模拟,并通过ABAQUS建模模拟分析了横向压缩应力的产生机制,模拟结果表明了其随着各种参数的变化规律,包括带钢张力、炉辊凸度、平台区长度、接触摩擦系数对带钢传输过程中横向压缩应力分布的影响规律,预测了带钢发生瓢曲的可能性。实验以及仿真方法研究所得出的一系列结论为实际生产中辊形的设计与选择提供了理论依据,有效的抑制跑偏和瓢曲的产生,解决了生产中的实际问题,提高了生产效率。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 连续退火简介

1.2 稳定通板简介

1.2.1 国内对瓢曲与跑偏的研究

1.2.2 国外对瓢曲与跑偏的研究

1.3 影响带钢稳定通板的因素

1.3.1 张力的影响

1.3.2 辊形的影响

1.3.3 来料的影响

1.3.4 横向温度分布的影响

1.3.5 辊表面摩擦的影响

1.3.6 机组速度的影响

1.3.7 焊缝的影响

1.3.8 安装精度的影响

1.4 防止带钢跑偏和瓢曲的措施

1.4.1 张力的优化

1.4.2 炉辊表面处理

1.4.3 故障停机后加热炉炉温和张力的优化控制

1.4.4 不同带钢规格的平稳过渡

1.5 研究意义

1.6 研究主要内容

第二章 连退带钢稳定通板的实验研究

2.1 引言

2.2 实验装置介绍

2.2.1 实验用辊

2.2.2 实验用材料

2.3 实验注意事项

2.4 实验结果与讨论

2.4.1 稳定通板临界瓢曲张力的研究

2.4.2 稳定通板纠偏性能的研究

2.5 本章小结

第三章 连退带钢稳定通板有限元研究

3.1 连退稳定通板模型概述

3.2 有限元法的基本思想

3.3 有限元模型的建立

3.3.1 模型假设

3.3.2 弹塑性模型

3.3.3 模拟对象的选取

3.3.4 单元的选择

3.3.5 分析步的确定

3.3.6 摩擦的设定

3.3.7 边界条件

3.4 计算结果与讨论

3.4.1 横向压缩应力的产生

3.4.2 铝箔张力对横向压缩应力的影响

3.4.3 辊子凸度对横向压缩应力的影响

3.4.4 炉辊平台区长度对横向压缩应力的影响

3.4.5 瓢曲的形成

3.4.6 瓢曲最终形貌

3.5 本章小结

第四章 总结与展望

4.1 主要结论

4.1.1 带钢通板技术实验研究

4.1.2 带钢通板技术有限元研究

4.2 研究展望

参考文献

符号与标记（附录1）

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文