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矫正厚度范围较大的热态中厚板矫正机技术分析与探讨

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第21卷　第2期太原重型机械学院学报Vol.21　№2 2000年6月J OU RNAL OF TA IYUAN HEAV Y MACHIN ER Y INSTITU TE J un.2000文章编号:1000-159X(2000)02-0110-09矫正厚度范围较大的热态中厚板矫正机技术分析与探讨赵慧芝1,白天明1,刘贵成1,赵鸿生2,赵　崇2(1.太原钢铁集团公司,太原,030024;　2.太原重型机械集团公司,太原,030024) 摘　要:　以某钢厂不锈钢热轧厂热态中厚板矫正机为例,对矫正厚度范围较大的热矫机进行了比较完整的技术分析,包括矫正条件分析、矫正机基本参数的确定、力能参数的计算与计算结果的分析、矫正机结构分析等。

分析与计算结果对今后中厚板矫正机的设计与研究开发具有一定的参考价值。

关键词:　矫正范围;热态中厚板矫正机;参数分析与计算中图分类号:TG333.2+2 文献标识码:A0　引言 我国目前近三十条中厚板生产线,其中2300三辊和四辊轧机占半数以上,产品为厚度4～25mm、宽度小于2100mm的中厚板。

这些生产线多数在线配置11辊 260/300×2300矫正机,采用立柱预应力连接的开式机架。

随着市场对中厚板需求量的扩大,要求轧机生产40 mm,少量60mm或更厚的钢板,这样就出现了原矫正机在矫正过程中因机身弹跳而达不到所要求的矫正效果,甚至造成传动系统损坏和立柱拉断等事故。

某钢厂不锈钢热轧厂4mm～20 mm×2100mm热矫机正是存在这样的问题,现在正着手改造成一台满足生产6mm～60mm ×2100mm钢板的矫正机。

一台辊式板材矫正机矫正平钢板的厚度范围,受到两个条件的限制:一是矫正钢板的最小厚度。

要求用较小的辊轻(辊距)使板材产生较大的反弯曲率1/p,使板材沿厚度断面产生弹塑性变形得到矫平,这是矫平质量的要求;二是矫平钢板的最大厚度。

要求选用较大的辊径(辊距),满足机器传动较大的力矩,这是设备强度的要求。

如两者兼顾,采用一套矫正辊系,则限制了矫正板材厚度的范围。

目前国内辊式钢板矫正机冷态钢板矫正的厚度范围H max/H min 为4～6.热态钢板H max/H min最大达到8.但实际使用中,需要H max/H min达到10或更高要求的热矫机,以扩大钢板品种规格范围,提高成材率,更好地满足市场对厚板的需求。

为此,我们收稿日期:1999-10-28作者简介:赵慧芝(1970-),女,太原钢铁集团公司工程师,主要研究方向为冶金机械工艺。

针对某钢厂不锈钢轧厂需要矫平厚度范围达到10倍比的热矫机,进行一些技术分析与探讨。

1　热矫中厚板的条件分析 (1)中厚板在线热矫温度高达600℃～800℃,被矫板材的屈服极限σs和弹性模量E降低,强化系数η在高温下趋于零,可视为理想材料,参见表1。

表1　部分材料的σs、E和η数值材料及状态温度℃σs(MPa)E(MPa)η强化系数A325热轧08F正火35退火1Cr18Ni9Ti 105℃水冷206002601202100000.0157006085065202302000000.01 30014040012050011060060203102000000.015 10033420000020032919500030020218900040016816700045016515200050015455010960074203002000000.02 202801880000.26 3002001620000.17 3001801470000.17 50018060018014000070016012250080010091000111第21卷第2期 赵慧芝等:矫正厚度范围较大的热态中厚板矫正机技术分析与探讨 211 太原重型机械学院学报 2000年(2)进行矫正最大板厚H max强度计算时,选定高温下的σs、E值是合理的,符合生产实际;进行矫正最小板厚H min咬入条件、矫正质量计算时,选定常温下的σs、E值试算是稳妥可靠的,热状态下更易矫平。

(3)矫正不同规格的板厚时,对应的许用应力σs值见表2.(4)辊式板材矫正机的设计计算,基于冷态弹塑性变形理论、平行断面假设和虎克定律。

理论计算中系数、条件的取值大小,将影响计算结果的准确性。

理论分析计算时,参照生产实践中所使用的矫正机基本参数进行同比较核计算,对比较选择设计参数是比较可信的,见表2。

表2　目标设计机型与参考机型性能比较项目符号单位目标设计参考机型1参考机型2参考机型3设计者太重太重德国MDS德国SMS板厚范围H mm6～605～405～465～40最大板宽B mm2100310042003300热态板厚H mm60402061846403020402520屈服极限σs MPa1003001809813323549098216294矫正温度℃600～800600～800辊数n根11111111辊距T mm325325260300矫正辊径D mm300300250280辊身长度L mm2300330044003600支承辊径D1mm310310250290支承辊长L1mm300325450边辊直径D2mm320320395边辊长度L2mm230033004400矫正速度V m/s0.5～1.50.5～1.50.83～1.661～1.5电机功率N kW400315700500电机速度n r/min600/1500600/1500600/1500600/9002　钢板矫正机基本参数的确定 某钢厂不锈钢热轧厂2300中厚板热矫机目标设计基本参数如下:钢板规格:6mm～60mm×1000mm～2100mm;矫正温度:600℃～800℃;钢板屈服极限:σs冷态时为200MPa～500MPa,热态时参见表1;最大矫直速度:1.5m/s;矫后钢板不平度:<5m/s ;传动系统:直流电机,正反转运行。

2.1　辊径D 为了达到理想的矫正效果,产生较大的反弯曲率,辊径D 趋向于靠近辊距T .D =Ψ・T 式中:Ψ———比例系数,取值范围为0.7～0.94表3中Ψ值在0.923～0.961之间,设计计算选择0.923作为试算参数。

2.2　辊径T 一定用途的矫正机的辊距值可在一定的使用范围内选取,但不能过大或过小。

辊距过大,轧件塑性变形程度不足,将保证不了矫正质量,同时轧件有可能打滑,满足不了咬入条件;辊距过小,由于矫正力过大可能造成轧件与辊面的快速磨损或辊子和接轴等零件的损坏。

所以认为,最大允许辊距值取决于正质量和咬入条件;最小允许辊距值取决于接触应力或扭转强度条件,最终在二者之间选取合适的辊距值。

2.2.1T max 的确定(1)矫正质量条件即在常温下矫平H min 板厚的限制条件。

采用大变形矫正方案,当轧件材质σs =300MPa ,E =210000MPa ,厚度H =6mm 时,取Ψ=0.923,则得T max ≤(E ・H )/(5Ψ・σs ) =(210000×6)/(5×0.923×300) =910(mm )式中:E ———弹性模数;　H ———轧件厚度,取最小厚度值;　σs ———屈服极限(2)按咬入条件计算 T max ≤8r 0(μ0-2f /D )式中:r 0———轧件原始曲率半径,热轧工作辊直径在Φ550～Φ780时, r 0>275mm ～380mm　μ0———轧件与辊子间的滑动摩擦系数,取0.2　f ———轧件与辊子间的滚动摩擦系数,常温下取0.1由于2f /D 与μ0相比可忽略不计,所以 T max ≤8×(275～380)×0.2 =440～608(mm )日本三菱重工广岛研究所的实验认为:所需辊距为最小板厚75倍以下为宜,即 T max <75H min =75×6=450(mm )与计算值下限相近,记入表3.2.2.2T min 的确定(1)接触应力条件因热态轧件的σs 低于工作辊的σs 很多,可不考虑接触应力条件对T min 的限制。

311第21卷第2期 赵慧芝等:矫正厚度范围较大的热态中厚板矫正机技术分析与探讨 (2)强度条件即工作辊颈的抗扭强度对T min的限制T min≥1.76HC3μ1・σs・BΨ2・[τ]・II=1.71×600.6×30.2×100×21000.9232×200×60=273mm 此值记入表3.式中:C=d/D———辊颈直径与辊子直径的比值,取0.6　[τ]———辊颈许用扭转应力,按60CrMnMo级钢,取200MPa　B———轧件宽度通过以上对辊距取值范围的讨论,结合多年的实践经验,取辊距的实际值T=325mm,则矫正辊直径D=T・Ψ=325×0.923=300mm表3　目标设计机型与参考机型参数计算比较序号符号单位说明目标设计参考机型1参考机型2参考机型31Ψ=D/T0.9230.9230.9610.932 3 4 5 6 7T max mm矫平质量要求910758728753 T max/T实际mm矫平保证程度2.82.332.82.5 T max<75H min三菱实验推算450375375375 T max/T实际打滑保证程度1.381.151.441.25 T min mm辊径抗扭强度273238281241 T实际/T min传动安全程度1.191.360.9251.245∑P N(104)平行辊排列3722244154692816∑P N(104)倾斜辊排列3490228051062674 MⅠN・m塑性弯曲力矩22750223903210023440 MⅡN・m滚动摩擦力矩69804560102105350 MⅢN・m轴承摩擦力矩18110116302221013440 M N・m总传动力矩47840385806452042230 N kW速度0.5m/s19160322179 N kW速度1m/s399321645358 N kW速度1.5m/s5984829674372.3　辊数n 产品大钢中要是厚度H≤20mm,板宽B=210mm的钢板,选用九辊矫正机是可行的。

矫平少量H=40mm～60mm钢板,宜采用平行辊小变形矫正方案,出入口各设一个单独调411 太原重型机械学院学报 2000年整的上部边辊,可以改善矫正质量。

故选用9+2的辊数方案。

3　力能参数的计算3.1　矫正力的计算3.1.1按照平行排列辊式矫正机计算矫正力∑P=8/T[1+a(n-4)+a u-1]・M s式中:a———中间辊弯曲力矩与M s的比值,取0.88;　a n-1———第n-1根辊弯曲力矩与M s的比值,取0.84;　M s———弹塑性弯曲极限值。

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中厚板辊式矫直过程模型研究

中厚板辊式矫直过程模型研究

中厚板辊式矫直过程模型研究
中厚板矫直是一个加载卸载交变进行的弹塑性弯曲过程,由于钢板与矫直辊系的接触呈几何非线性关系,因此精确分析矫直过程难度很大。

传统矫直分析基于弯曲梁理论,存在一定局限性,控制精度不高。

因此,建立高精度矫直系统分析方法十分必要。

本文以某中厚板厂矫直机过程自动化模型设定系统开发为背景,主要研究内容概括如下:(1)查阅大量国内外有关中厚板矫直过程控制文献资料,调研我国中厚板矫直机使用现状,完成中厚板矫直机过程控制系统的需求分析;(2)研究弹塑性变形基本理论,分析辊式矫直机的工作原理,对比分析不同矫直方案适用的工作条件;(3)建立中厚板矫直过程数学模型,主要包括弹塑性应力应变关系模型、温度与弹性模量和屈服应力关系模型、弯矩模型、矫直力模型、应变增量模型、矫直轨迹模型、压下量模型、残余曲率与残余应力模型以及矫直速度设定模型;(4)设计和开发中厚板矫直仿真系统,根据钢板矫直前的实际数据计算合理的矫直规程数据,同时操作员可从人机界面上查看矫直规程设定数据,触发保存永久记录命令,将输出数据保存到数据库;(5)基于矫直机仿真程序,分析并总结压下量、初始厚度、屈服强度、弹性模量、初始曲率、弯辊、张力等矫直条件对塑性变形率、残余曲率、残余应力和矫直力的影响规律;(6)回归塑性变形率、相对残余曲率和残余应力模型;通过上述研究工作,建立中厚板矫直数学模型,开发中厚板矫直机过程模型仿真系统,仿真系统离线数据验证已经完成,但矫直机过程控制系统的在线应用还有待进一步验证和完善。

中厚板矫直机控制系统的开发与研究

中厚板矫直机控制系统的开发与研究

中厚板矫直机控制系统的开发与研究文章概括介绍了包钢薄板厂宽厚板矫直机控制系统的开发和应用，是对原有矫直机控制系统功能的完善和发展。

系统采用了GE公司的VME控制技术，通过64位总线结构和多CPU并行处理数据方式，可以很好地实现控制功能和完成控制任务。

主要介绍了矫直机的控制结构和控制特性，并对其中的辊缝控制进行重点详述。

标签：矫直机；辊缝控制；PID1 概述1.1 设备概况包钢薄板厂宽厚板生产线采用德国西马克公司设计的九辊矫直机，上面四辊可以进行垂直方向调整，下面五辊中只有入出口辊可以垂直调整。

矫直机（如图1）主要由4个HGC液压缸、8个弯辊液压缸、2个可调节的入出口液压缸进行辊缝控制，使钢板在矫直机中，经过交错排列矫直辊的反复弯曲，使钢板不均匀度逐渐减小，进而矫直。

1.2 工艺描述矫直机是布置在加速冷却系统之后，主要用于消除轧制后和加速冷却后钢板的不平直度（如：翘头、翘尾、边浪、中浪等）。

通常矫直机工作在自动模式，在自动模式下，系统会自动接收轧机二级下发的钢板PDI数据，请求模型计算，模型根据钢板的厚度、温度、钢种等数据，计算出辊缝的位置、钢板的最大矫直力、传带速度、矫直速度等参数下发给一级控制系统。

控制系统按照这些参数对钢板进行矫直。

矫直后的钢板由操作工来确认是否达到要求，如果没有符合标准，操作工可以选择反矫模式，再次请求模型计算，对钢板进行第二次矫直。

如果操作工认为钢板已经符合标准，可以选择传输模式，将钢板送到冷床。

2 系统配置包钢宽厚板生产线矫直机由于矫直辊压下量以及弯辊和入出口辊的调整要求很精确，运算和扫描周期也很高，所以系统采用了GE公司的VME控制技术，通过64位总线结构和多CPU并行处理数据方式来处理模拟量输入输出、SSI输入信号，并利用西门子ET200站处理现场数字量信号的PLC控制系统；通过以太网将PDA过程控制采集系统、二级模型计算机、工程师站进行连接；通过DP/DP网与其它PLC控制系统进行连接。

《2024年中厚板矫直机矫直辊变形及弯辊模型研究》范文

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《中厚板矫直机矫直辊变形及弯辊模型研究》篇一一、引言中厚板矫直机是金属板材加工过程中不可或缺的重要设备，其核心工作原理是利用矫直辊对板材进行压力矫直。

在矫直过程中，矫直辊的变形及弯辊模型的研究对于提高矫直效率、保证产品质量具有重要意义。

本文旨在深入探讨中厚板矫直机矫直辊的变形问题及弯辊模型的研究，以期为相关领域的科研和工程实践提供理论支持。

二、矫直辊变形问题分析1. 变形原因分析矫直辊在长期使用过程中，由于受到板材的压力、摩擦力以及热应力的作用，会产生一定的变形。

这些变形主要包括辊面磨损、辊身弯曲以及辊颈偏移等。

其中，辊面磨损会导致矫直效果下降，辊身弯曲会影响矫直精度，而辊颈偏移则可能导致矫直辊的振动和噪声。

2. 变形对矫直过程的影响矫直辊的变形会对矫直过程产生不利影响。

首先，变形会导致板材的矫直精度下降，使板材的几何尺寸和形状无法满足生产要求。

其次，变形还会增加矫直过程中的能耗，降低设备的运行效率。

此外，严重的变形还可能导致设备故障，影响生产安全。

三、弯辊模型研究为了解决矫直辊的变形问题，本文提出了弯辊模型的研究。

弯辊模型是一种通过调整矫直辊的弯曲程度来补偿其变形的方法。

该模型基于弹性力学和塑性力学原理，通过分析矫直辊的受力情况和变形规律，建立数学模型，实现对矫直辊弯曲程度的精确控制。

1. 弯辊模型建立弯辊模型的建立需要考虑多个因素，包括矫直机的结构参数、矫直辊的材料性能、板材的力学性能等。

通过分析这些因素对矫直辊变形的影响，建立数学模型，实现对矫直辊弯曲程度的精确计算。

在建立模型过程中，需要运用弹性力学和塑性力学的原理，对矫直过程中的应力、应变等物理量进行准确描述。

2. 弯辊模型的应用弯辊模型的应用可以有效提高矫直精度和效率。

通过调整矫直辊的弯曲程度，可以补偿其变形对板材的矫直效果的影响。

同时，弯辊模型还可以实现对矫直过程的实时监控和优化，提高设备的运行效率和生产安全。

在应用过程中，需要根据实际情况对模型参数进行优化和调整，以适应不同的生产需求。

《2024年中厚板矫直机矫直辊变形及弯辊模型研究》范文

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《中厚板矫直机矫直辊变形及弯辊模型研究》篇一一、引言中厚板矫直机作为现代工业制造过程中的关键设备，对钢板的生产质量和生产效率有着直接的影响。

而矫直辊的变形以及弯辊模型的准确性和效率是影响矫直机工作性能的重要因数。

本文针对中厚板矫直机矫直辊变形问题以及弯辊模型进行研究，旨在提高矫直机的矫直精度和效率。

二、矫直辊变形研究1. 变形原因分析矫直辊的变形主要来源于机械应力、热应力以及材料自身的应力。

机械应力主要由矫直过程中的材料压力和摩擦力引起；热应力则由矫直过程中产生的热量导致温度变化而产生；材料自身的应力则与材料的热膨胀系数、弹性模量等物理性质有关。

2. 变形影响矫直辊的变形会导致矫直精度的降低，影响钢板的质量。

同时，变形还会增加矫直过程中的能耗，降低生产效率。

因此，研究矫直辊的变形机理，对提高矫直机的性能具有重要意义。

三、弯辊模型研究1. 弯辊模型的基本原理弯辊模型是矫直机工作的重要依据，其基本原理是通过控制矫直辊的弯曲程度，使钢板在经过矫直辊时产生反向弯曲，从而达到矫直的目的。

弯辊模型的准确性直接影响到矫直效果。

2. 弯辊模型的建立与优化弯辊模型的建立需要考虑到钢板的材质、厚度、宽度等多种因素。

通过建立数学模型，对矫直过程中的各种参数进行优化，以提高矫直精度和效率。

同时，需要根据实际生产过程中的数据，对模型进行不断的修正和优化。

四、研究方法与实验结果1. 研究方法本研究采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法。

首先，通过理论分析研究矫直辊的变形机理和弯辊模型的基本原理；然后，利用数值模拟软件对矫直过程进行模拟，分析矫直辊的变形和弯辊模型的效果；最后，通过实验研究验证理论分析和数值模拟的结果。

2. 实验结果实验结果表明，通过对矫直辊的变形和弯辊模型的研究，可以有效提高矫直机的矫直精度和效率。

同时，优化后的弯辊模型能够更好地适应不同材质、厚度和宽度的钢板，提高了生产的灵活性和效率。

五、结论与展望本文通过对中厚板矫直机矫直辊变形及弯辊模型的研究，深入分析了矫直辊的变形机理和弯辊模型的基本原理。