非对称轧制时轧辊轴向力的有限元模型──四辊轧机轴向力学行为的研究（Ⅱ）

非对称轧制（包括轧件跑偏、轧制力偏差等）是四辊板带轧机轴向力产生的主要原因之一．文章在弹性基础梁法的基础上，提出了研究辊系特性的变刚度弹基梁三维有限元计算模型，利用这种模型可对辊系垂向（即轧制力方向）和轧辊轴向、对称轧制（正常轧制）和非对称轧制、轧辊轴线平行及交叉诸工况进行分析．     

非对称楔横轧轴向平衡与轴向窜动机理研究

为轧制出合格的非对称轴类件产品,需要阐明非对称轧制轧件轴向力调整平衡机理和轧件轴向窜动机理.作者建立了非对称楔横轧的有限元模型,分析了非对称轧制与对称轧制两种工艺下轧件所受的轴向力,发现非对称轧制时轴向力能自调整;比较分析跟踪点的轴向位移,得到了非对称轧制弱侧瞬时展宽量增大、强侧瞬时展宽量减小的结论,该结论在实验中得到了验证;将非对称轧制分为稳态轧制和非稳态轧制过程,分析了非稳态轧制轴向力调整平衡的过程和稳态轧制时轧件窜动的原因.     

轧辊弹性变形对中厚板辊缝设定的影响

根据中厚板轧制过程的受力模型 ,将辊缝变化转化为辊系的弹性变形 ,利用影响函数法 ,计算出轧件宽度、工作辊半径、支承辊半径、工作辊凸度、支承辊凸度及轧制力等因素对辊缝设定的影响·仿真结果表明 :①随着支承辊半径的增大 ,轧辊变形量呈线性减少 ;②随着工作辊半径增大 ,轧辊变形量呈线性增加 ;③随着支承辊凸度的增大 ,轧辊变形量呈线性增加 ;④工作辊凸度与轧辊变形量之间呈线性关系 ,轧件宽度的变化直接影响该线性关系的走向 ;⑤随着轧制力增加 ,轧辊变形量线性增加·只要轧制力相等 ,轧辊变形基本不变     

轧辊偏移条件下六辊轧机的板形调控特性

为提高冷轧带钢六辊轧机辊系的稳定性,目前常采用轧辊偏移方法.本文通过ABAQUS有限元软件建立辊系-轧件一体化耦合模型,对不同轧辊偏移辊系进行受力分析,揭示了不同轧辊偏移条件对六辊轧机板形调控特性的影响规律.结果表明,中间辊正向偏移轧制时,工作辊弯辊力对二次凸度调控功效最好,对四次凸度影响较大;在四种偏移方式条件下,中间辊弯辊力在0~300 kN范围内对带钢二、四次凸度调控功效基本相同;中间辊正向偏移轧制时,中间辊弯辊力在300~500 kN范围内对带钢二次凸度调控功效最好;工作辊正向偏移轧制时,中间辊弯辊力对四次凸度影响较大;不同轧辊偏移条件下中间辊窜辊对带钢二次凸度调控趋势基本相同,且负窜辊对二次凸度的调控功效优于正窜辊,工作辊正、反向偏移轧制条件下中间辊窜辊对四次凸度影响较大.     

二十辊轧机轧制极薄带的板形控制

针对二十辊轧机辊间压扁计算误差较大的问题,将轧辊视为有限长度的半无限体,基于边界积分方程法建立1个精确的辊间压扁模型;基于该辊间压扁模型、耦合轧辊弯曲模型,轧件塑性变形模型、建立更精确的二十辊轧机板形控制耦合模型。基于该二十辊轧机板形控制耦合模型,针对极薄带轧制工况,分析二十辊轧机第一中间辊锥度、轴向移动、不同压下量等因素对带钢出口厚度、轧制力分布、辊间压力分布等的影响规律,并通过实验方法验证该理论模型的正确性。研究结果表明:第一中间辊的锥度和轴向移动对板形控制具有较大的影响,而且辊缝形状的微小改变会引起板形产生较大变化。     

四辊轧机辊系轴向动态特性：—四辊轧机轴向力学行为的研究（Ⅳ）

建立了四辊轧机辊系轴向动态模型，根据摩擦学的预位预理论，确定了辊系接触轴向刚度的概念和量级，由此得到了辊系的固有特性，确定了轴向动负荷放大系数，为合理地分析轴向力对轧轴轴承的作用提供了依据。     

快速超薄铸轧机铸轧辊变形热力耦合模型

快速超薄铸轧机铸轧辊的辊芯与辊套为 2种不同材质配合而成的复合体 ,存在不连续的结合面 ,辊芯内有几何结构复杂的内冷水槽而非单一实心体 ,周向温差较大 ,其温度场为非对称三维温度场 ,工作在多种物理场 (热、力 )下 ,作者运用热弹性力学理论 ,建立热弹耦合方程并求解 ,并结合接触压力 (轧制力分布 )模型 ,确定了铸轧辊温度场边界条件 ,得到了超薄铸轧机铸轧辊变形的计算模型     

20辊森吉米尔轧机轧制过程中的辊系受力分析

基于20辊森吉米尔轧机辊系结构,建立了辊系工作辊、第一中间辊、第二中间驱动辊和第二中间从动辊的力学模型.依据某硅钢厂ZR-22BS-42型森吉米尔轧机轧辊参数和轧制计划,利用C++编程,计算了轧制过程中辊系各轧辊间接触力及各轧辊所受合力.结果表明:工作辊S与第一中间辊O接触力最大,最大值发生在轧制第2道次;第二中间驱动辊Ⅰ与支撑辊B接触力最小,最小值发生在轧制第1道次;轧制第1道次的辊系支撑辊B和C所受合力较小,相对于静压时辊系支撑辊受力降低70％以上.     

精轧工作辊烧箱问题分析

分析查找引发精轧工作辊轴承箱烧损问题频繁发生的原因,精轧工作辊轴承箱在轧机内间隙过大,且工作辊与支承辊轴线存在微小夹角,这就造成了交叉轧制。轧辊在轧制过程中产生较大的轴向力,超出轧辊轴承所能承受的载荷,造成轴承烧损。     

横向不均匀润滑轧制理论

针对轧辊轴向不均匀磨损及由此带来的板形控制问题,建立了三维弹塑性动态辊系模型,分析了辊件间接触状态及其与轧辊轴向磨损分布间的关系,并由此提出了横向不均匀润滑轧制理论.仿真结果表明,通过改变辊件间横向摩擦因数分布,在保证带钢质量的前提下,实现了辊件间接触压力及摩擦力分布的均匀化,从理论上验证了横向不均匀润滑在改善辊件间接触状态方面起到的积极作用.最后,对横向不均匀润滑轧制理论的可行性进行了分析.     

热带钢轧机非对称工作辊的研制与应用

热轧精轧机组下游机架既要实现板形控制,又要均匀化轧辊磨损以实现自由规程轧制.同时,硅钢、集装箱用钢等专用钢边部减薄严重,常规的板形控制手段难将凸度控频侥勘曛开发了非对称工作辊,辊身一端带特殊曲线,上下工作辊成反对称放置.改变轧辊的轴向位置,带钢凸度变化量可超过150μm.设计了针对该工作辊的特定窜辊策略,带钢边部板形可得到有效控制.改善了轧辊磨损辊形,有利于实现自由规程轧制.在鞍钢1700ASP生产线上的使用实绩表明,采用非对称工作辊后,硅钢凸度降低了29.8%,高强度钢的凸度可降至50μm以下,且凸度控制稳定.     

几类典型轧辊横移变凸度辊型的比较与分析

以典型的轧辊横移变凸度辊型,如基本CVC辊型曲线、优化设计的CVC辊型曲线及SMARTCrown辊型曲线为研究对象,从辊型曲线设计、轧制过程中轧辊所受轴向力及无载辊缝凸度等方面进行比较分析.结果表明:当板宽位于800~1 600 mm区间时,采用优化设计得到的CVC辊型曲线会获得较小的轴向力;相对于CVC轧辊而言,SMART Crown无载辊缝在带钢两肋波浪敏感区要大一些,故在控制带钢的双边浪缺陷上具有一定的优越性.     

四辊轧机工作辊轴向力分析与保险销断裂原因

运用材料力学、弹性理论对四辊可逆冷轧机辊系传动的受力和轧制过程轴向力进行分析,确定工作辊传动轴保险销时常断裂的主要原因是扭矩剪切力,而辊系虽然存在轴向力,但通过事先管理与严格现场操作是可以控制的.     

单辊驱动冷轧平整机的水平振动研究

针对单辊驱动四辊冷轧平整机轧制过程中辊系的水平振动问题,本文考虑装配间隙、轧辊偏移距和非线性阻尼等影响因素,建立了平整机辊系水平振动非线性动力学模型,并考察了平整机水平振动机制以及轧制工艺参数对辊系水平振动的影响规律。通过现场实测某单辊驱动冷轧平整机的振动信号可以发现,其辊系水平振动呈发散状态,工作辊尤其下工作辊水平振动剧烈,测试结果与同条件下轴承座开式约束时的辊系水平振动仿真结果相吻合,模型的有效性和准确性得到验证;另一方面,轴承座闭式约束可有效减轻轧辊水平振动,此时,轧制工艺参数波动也会对辊系水平振动产生影响,且轧制速度的影响效果最为显著。     

非对称轧制时轧辊轴向力的影响函数法模型──四辊轧机轴向力学行为的研究（Ⅲ）

本文利用影响函数分析方法对辊系的轴向特性进行了分析，除讨论了辊系不对称变形而引起的轴向力外，还讨论了在交叉情况下，辊系受力不均匀及由此造成的变形不对称对轴向力计算理论的影响。     

基于中厚板轧机工作辊磨损数学模型的研究

轧制力和辊间压力沿辊身方向分布对工作辊磨损的影响是轧机过程中常见现象,而轧辊磨损的存在严重影响了轧制过程中的控制水平,进而制约着产品的质量。针对上述问题,在重点探究轧制力和辊间压力对工作辊磨损影响基础上,基于遗传算法优化工作辊磨损模型参数,建立了四辊中厚板轧机的工作辊磨损数学模型。为了验证工作辊磨损数学模型的可信度,利用该模型计算的磨损量和现场实测值进行了误差对比,结果发现二者吻合较好。研究结果对工作辊磨损的在线预报、改善轧辊磨损和提高产品质量均具有理论指导意义。     

单位宽度轧制力对热轧带钢凸度的影响规律

为了建立高精度的热轧带钢凸度计算数学模型 ,根据带钢凸度计算理论 ,采用影响函数法开发了四辊轧机带钢凸度影响率计算软件 ,系统地分析了单位宽度轧制力、轧辊直径和压下量对单位宽度轧制力影响率的影响规律·结果表明单位宽度轧制力影响率随带钢宽度的增加呈抛物线变化 ;轧辊直径和压下量对单位宽度轧制力影响率有一定的影响 ;建立了高精度单位宽度轧制力影响率的数学模型 ,确定了单位宽度轧制力影响率基本值及工作辊直径、支撑辊直径、压下量对单位宽度轧制力影响率修正系数的 6次拟合系数 ,为板形控制系统模型的建立及参数优化提供了理论依据     

四辊轧钢机工作辊轴承轴向力的建模和求解

工作辊轴向力过载是导致轴承烧损的主要原因.本文以四辊轧钢机工作辊为研究对象,建立轧制的弹性压扁函数,根据小变形条件下力的独立作用原理,采用叠加法计算其应力应变,结合板形方程和轧制凸度控制原理,逆向求解轧辊间的交叉角,解得工作辊轴向力.     

四辊冷轧机轧辊弯曲和压扁变形的有限元分析

借助Marc有限元软件,采用三维弹塑性有限元法对四辊冷轧机冷轧过程进行了模拟,同时对轧辊变形进行了分析·计算模型中将辊系变形与带钢变形统一考虑,并解决了轧件与辊系之间的耦合问题,避免了采用假定或迭代方法确定轧制力分布时产生的误差·采用逐步收敛的求解过程使计算结果精确、可靠·在不同的轧制条件下,得出了带钢宽度、弯辊力等参数对辊系弯曲、工作辊接触弧上的压扁变形、板宽方向的压扁变形和有载辊缝的影响,为板形分析与控制提供了一种新的计算方法和参考数据·     

冷轧组合式支承辊过盈配合面应力和微动滑移的分布及影响因素

采用ABAQUS软件建立冷轧组合式支承辊的三维模型,通过模拟带钢轧制过程获得不同工艺参数条件下支承辊辊套和辊芯之间过盈配合面的应力及微动滑移分布,并分析了辊套厚度、配合面摩擦系数、过盈量、轧制力、弯辊力等参数对过盈配合面应力分布及微动滑移量的影响规律。结果表明:过盈配合面上周向应力最大,径向应力次之,且二者均在轧辊压扁区达到最大;离支承辊长度方向对称面越远,过盈配合面上的微动滑移量越大,且压扁区边部的周向滑移量最大,压扁区中部的轴向滑移量最大;支承辊外径不变时,辊套厚度与过盈配合面等效应力成正比,与微动滑移量成反比;摩擦系数对等效应力影响很小,但与微动滑移量成反比;当过盈量增大时,配合面上的接触应力和应变都增大,微动滑移量先增加后趋于稳定;轧制力增大导致过盈配合面微动滑移量和轧辊压扁区等效应力增大,但弯辊力对等效应力及微动滑移的影响均较小。