四辊可逆式轧机刚度系数测定_孙斌
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作者简介:孙 斌(1967-),男,讲师,主要从事金属材料加工方面的研究。
·机械设备·四辊可逆式轧机刚度系数测定孙 斌,王生朝(湖南冶金职业技术学院,湖南株洲 412000)摘 要:文章通过在四辊可逆式轧机上安装电阻应变式传感器实测轧制压力,计算轧机的刚度系数,并对刚度系数进行验证。建立钢板厚度与轧制压力关系的数学模型,为实现带钢厚度计算机自动控制提供依据。关键词:刚度系数;轧制压力;传感器;四辊可逆式轧机中图分类号:TG81 文献标识码:A 文章编号:1003-5540(2008)04-0059-03
轧机刚度是轧机的重要性能参数,是轧机轧制精度的主要指标,轧机刚度为编制新的轧制规程提供依据,并且为实现带钢厚度的自动调节及计算机控制提供数据。精确测量轧机刚度可提高液压AGC的水平进而减小钢板厚差,是科研技术人员为之不懈努力的课题。本文对某钢铁公司新引进的四辊轧机的刚度进行测试,确定轧机工作机座的刚度系数,建立钢板厚度与轧制压力关系的数学模型,为轧制工艺设计提供理论依据[1]。1 轧制压力及钢度的测试原理在轧制过程中轧机给金属压力的同时,轧机也要承受轧件非常大的反作用力产生弹性变形,轧机的弹性变形由轧辊的弯曲变形和各受力零件的弹性变形两部分组成。轧辊弯曲变形使轧辊轴线弯曲,除了加大轧辊原始辊缝外,还使辊缝在宽度方向产生不均匀变形,同时轧辊轴承座、垫板、压下螺丝等零件也产生压缩变形[2],弹性变形都累积在轧辊的辊缝上,这些变形使轧辊辊缝值增加。轧机的弹性曲线并不完全是一条直线,在弹性曲线的起始段是一小段曲线,这是因为轧机各部件之间存在一定的间隙和接触不均匀的缘故。随着轧制压力增大到一定数值后,弹性曲线近似成一条直线,这一小段曲线对轧机刚度系数测定没有影响[3]。迄今为止,国内外确定轧制力最可靠的方法是直接测量法,其测量原理如图1所示,由电阻应变式传感器将应变片的电阻变化转换成电压变化或电流变化,然后送入动态电阻应变仪,由微型计算机记录测量数据或图象,在安装有压力传感器的轧机上,实测轧制压力,得到实验数据,轧制压力记录曲线如图2所示。最后利用标定曲线计算出轧制压力[4]。
图1 轧制压力测量原理框图
图2 轧制压力记录曲线
在正式测量之前,通常是在材料试验机或专用
压力机上对传感器进行标定,以便确定出传感器输出量与输入量之间的关系,反过来以此关系来确定传感器所承受的未知载荷的大小,将测力传感器导线与YD-21动态应变仪相连接再与微型计算机连接,最后通过打印机输出标定图形(如图3所示)。
59第24卷第4期2008年8月湖南有色金属
HUNANNONFERROUSMETALS根据传感器的量程分级加载,一般分为五～十级,从零载开始逐级加载至额定载荷为止,记录下各级载荷量Pi以及与其对应的输出值(示波图形高度hi或应变量εi)。接着按同样的级差卸载,并再次记录。如此重复3～5次,求出各级标定载荷Pi所对应的平均输出值作为标定数据。根据所得到的标定数据,绘出标定曲线。通常以各级载荷为横坐标,对应的平均输出值hi或εi为纵坐标,先在坐标纸上标出各数据点的位置,然后通过多数点描绘出平滑曲线(如图4所示),此曲线称为标定曲线。标定曲线的斜率即为传感器的灵敏度K,其倒数就是传感器的标定系数k=1/K。在精度要求高的场合,可用最小二乘法的原理计算出标定系数kh=∑ni=1P2i/∑ni=1Pihi。图3 传感器的标定示波图 图4 传感器的标定曲线 在四辊轧机上,轧机辊缝的弹性变形与轧制力的关系可以用直线来近似表示,此时轧件的出口厚度h与轧制力P的关系为h=S0+P/K。在辊缝S0和刚度K不变的条件下可得K=ΔP/Δh。式中ΔP为弹性曲线直线部分的轧制力变化量;Δh为弹性曲线直线部分轧件厚度的变化量。因此,只要测量轧制压力和轧件厚度,由公式K=ΔP/Δh就可以计算轧机刚度K。通过大量试验数据可得K值,求出其平均值作为轧机刚度,此法只需实测轧制力P和轧出厚度h,而不必知道精确的辊缝S值,在一般情况下,直接测量法的试验条件和实际生产情况最为接近,因此能测得较精确的K值。
2 力能参数测试及数据处理本实验采用Υ110/Υ450×550四辊可逆式冷轧机组,工作辊为Υ110×550材质9Cr2Mo,轴承为SF-2含油轴承或滚针轴承,支承辊Υ450×550材质9Cr2Mo,轴承为FC系列轴承,主电机Z4-31512,N=180kW n=680/1900r/min,前后测厚仪,轧制速度小于120m/min,额定轧制压力280kN。试验采用退火工业纯铝板,铝板由开坯机轧制成所需要的厚度,经切边机切成宽度相等的板材,试验步骤为:测量铝板厚度和宽度※调整轧机辊缝※轧制并测量轧制压力※测量轧制后的铝板厚度和宽度,测试数据如表1所示。将实测数据代入公式K=ΔP/Δh,进行一元回归分析,得K=1482.5kN/mm。表1 轧件厚度及轧制压力实测值辊缝/mm1.201.201.201.201.401.401.401.40轧前厚度/mm1.4021.4481.4941.5461.6021.6441.6871.756轧后厚度/mm1.2201.2551.2761.3031.4021.4541.4821.528压力值/kN143.3172.8196.6228.7153.8186.5209.5243.6
3 实验验证及误差分析为了验证轧机刚度系数的正确性,对此轧机进行了现场实验,本试验验证方法如下:用几块不同厚度的铝板在不同的辊缝条件下轧制,测出辊缝S0、轧前厚度H、轧后厚度h、轧制压力P,再由理论公式h=S0+P/K计算出理论轧后厚度,比较实测轧后厚度和理论轧后厚度值就可以确定所测得的轧机刚度是否正确,实测轧后厚度和由公式计算出的理论轧后厚度如表2所示。表2 轧机刚度验证数据序号1234辊缝/mm0.861.241.501.84轧前厚度/mm1.151.521.852.16测得的轧制力/kN147.5159.18170.95156.34实测轧后厚度/mm0.901.291.561.89理论轧后厚度/mm0.881.271.541.88
从表2中看出铝板实测轧后厚度和理论轧后厚度非常接近,实测轧后厚度与理论轧后厚度有0.01
60湖南有色金属第24卷～0.02mm的误差,误差的原因主要是轧制过程中由于摩擦产生热量使轧辊的温度升高,轧辊产生热膨胀导致轧辊不断磨损,轧辊轴承座、垫板、压下螺丝等轧机各部件之间存在一定的间隙和接触不均匀,使轧制力测量产生误差等。由此可以得出本次测试试验所得的轧机刚度基本符合实际,从而可以得到轧机的刚度为K=1182.5kN/mm。4 结 论通过板带轧机轧制铝板的试验,对轧机进行刚度测试,运用板带轧机刚度测试的基本方法,进行大量实验数据的计算,可得出板带轧机的刚度,并对得出的刚度值进行验证,得出以下结论:1.计算的结果和实验测得的结果具有一致性,表明通过实测法求轧机刚度的方法实用可靠。2.本文通过建立机架和辊系模型可以分别计算机架和辊系的纵向变形,因而可以对优化机架结构提供参照。3.利用直接压板法固定辊缝的方法测量轧机刚度比有限元分析方法和材料力学等计算方法更加简单,求解精度更高,对最终测量的结果进行验证性试验,可以证明误差非常小。
参考文献:[1] 崔青玲,赵民.四辊轧机刚度的计算分析[J].重型机械,2007,1:53-56.[2] 黎景全.轧制工艺参数测试技术[M].北京:冶金工业出版社,2007.[3] 赵志业,王国栋.现代塑性加工力学[M].沈阳:东北工学院出版社,1986.[4] 喻廷信.轧制测试技术[M].北京:冶金工业出版社,2002.收稿日期:2008-04-15
StiffnessCoefficientDeterminationofFour-highReversingMillSUNBin,WANGSheng-zhao(HunanMetallurgicalProfessionalTechnologyCollege,Zhuzhou412000,China)
Abstract:Stiffnesscoefficientofrollingmillwascalculatedandindentifiedsurveyingrollingpressurebyinstallingtheresistancestrainsensoronfour-highreversingmill.Establishingmathematicalmodelofsteelplatethicknessandrollingpressureprovidesthebasisforsteelplatethicknessautomaticcontrol.Keywords:stiffnesscoefficient;rollingpressure;sensor;four-highreversingmill
(上接第9页)StudyonMo-CuOreFloationTechnologyinSouthofChinaYECong-xin,WEIDang-sheng,WEIHua-zu,LUOXin-min(HunanResearchInstituteofNonferrousMetals,Changsha410015,China)
Abstract:Thepassagestudiedonthetechnologicalmineralogyoftheore,someprojectoftestandagreatdealofflotationconditionexperimentshavebeendoneonthebasisofthechemicalcomposition,themineralcomposition,theconfiguration,thegranularity,theoccurrenceandtheembeddedcharacteristicsoftheore.Accordingtotheex-periments,theoptimumtechnologicalparametersandprocesseshavebeenchosenandtheclosed-circuitfluidtestshavebeenoperated,whichhaveawonderfulseparationindexes.Itwasbeneficialtoutilizefullythelimitedmineralresourcesofthestateandoffertrustinessconsiderationsfordesigning.Keywords:non-ferrousmetals;Mo-Cuore;flotationtechnology;testsresearch
