热轧宽带钢CVC连轧机组辊型配置研究与应用

摘要

板形不仅是热连轧产品质量的核心内容之一，也是反映轧制稳定性的一项重要标志。因此，国内外投入了大量的人力、物力对此研究，并取得了大量成果。但是如何保证在最长计划公里数及最大同宽公里数的前提下保证板形质量的稳定、如何保证板形模型在最少人工干预下自动设定窜辊与弯辊或交叉角，仍是各生产企业、相关院校、研究单位普遍关注的问题。一个轧制计划的中尾部通常较薄、较窄，带钢易产生中浪，往往采用减小轧制计划，即缩短轧制公里数的方法来解决，但导致换辊量即轧辊磨削量加大，辊耗加大，产量降低，这是全行业的共性问题。因此，通过此课题的研究，能带动整个热轧板带行业技术水平与产品档次的提高。本项目研究的重点就是结合生产热轧宽带钢，尤其是冷成型板，从板形良好的几何方程与凸度锥的基本原理出发，对精轧工作辊、支撑辊原始辊型进行了深入研究，开发出适合1422轧机特点的精轧工作辊与支撑辊的原始辊型曲线，为板形模型提供了相适应的边界条件，从而使板形模型工作从不正常到正常，解决了长期困扰的冷成型板的板形质量问题——局部高点或“起筋”问题。本文的主要工作和创新点有以下几方面:
　　1)根据梅钢1422热轧生产线的实际，系统分析了热轧带钢钢“起筋”、带钢凸度偏小、前段机架带钢有明显中浪等质量问题，以及板形模型设定的问题产生的原因在此基础上，提出了优化的辊型配置方案，并进行了工业试验研究，取得了明显的效果。
　　2)利用凸度比恒定法和最大最小辊径法，开发了后段轧机工作辊的CVC辊型曲线，利用BlandC++和Matlab6.0开发了CVC辊型曲线设计与辊系弹性变形软件，并成功应用于1422机组的末架轧机。应用结果表明:在精轧机组后段轧机上，末架轧机是关键轧机，即末架工作辊的原始辊型是关键。
　　3)利用有限元Ansys对F1～F3机架辊系变形进行了仿真计算，对原辊型曲线进行了优化，同时也开发了F4、F5的CVC辊型曲线，解决了宽、厚规格品种钢凸度偏大，窄、薄规格凸度偏小的问题，实际应用效果使得凸度命中率从98％提高到99.4％。
　　4)为了提高弯辊力的效果，开发了带倒角的MHW变接触支撑辊辊型曲线，所开发的辊型曲线获得了实际应用，弯辊力效果提高了20％。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．2 研究目的

1．3 板形的概念

1．3．1 板形的描述

1．3．2 板形缺陷的分类

1．4 控制板形的执行机构

1．4．1 液压弯辊装置

1．4．2 两种控制板形的典型轧机

1．5 轧辊的原始辊型

1．5．1 工作辊的原始辊型

1．5．2 支撑辊的原始辊型

1．6 工作辊辊型的设计

1．7 板形控制系统研究

1．7．1 板形设定模型

1．7．2 板形闭环控制模型

1．8 板形检测仪器

1．8．1 凸度仪

1．8．2 平直度仪

1．9 本文的研究思路和方法

1．9．1 研究的总体思路

1．9．2 研究中使用的工具或方法

第2章 现场问题的提出与分析

2．1 热轧带钢板形问题

2．2 板形模型表现的问题

2．3 板形问题理论分析

2．3．1 GE板形模型的控制思想分析

2．3．2 板形良好的几何方程与凸度锥的原理

2．4 本章小结

第3章 CVC辊型曲线设计

3．1 CVC辊型曲线的设计

3．1．1 三次CVC辊型曲线的理论设计

3．1．2 五次CVC辊型曲线的理论设计

3．2 CVC轧机工作辊辊型曲线的实际验证

3．3 本章小结

第4章 CVC辊型曲线模型开发及辊系弹性变形软件开发

4．1 CVC辊型曲线模型界面的输入输出数据

4．1．1 输入数据

4．1．2 输出数据

4．2 CVC辊系弹性变形界面输入数据

4．3 程序界面

4．3．1 主界面

4．3．2 CVC辊型曲线模型开发程序界面

4．3．3 CVC辊系弹性变形计算程序界面

4．4 本章小结

第5章 CVC辊型曲线的实际应用及效果

5．1 F6CVC辊型工业化应用

5．1．1 工业化试验

5．1．2 F6CVC辊型的试验分析

5．2 应用效果分析

5．3 本章小结

第6章 精轧前段CVC工作辊辊型曲线的优化

6．1 优化必要性分析

6．1．1 轧制工艺参数分析

6．1．2 空载辊缝与有载辊缝调节能力分析

6．2 F1～F3CVC辊型曲线的优化设计

6．3 F1～F3机架辊系变形仿真分析

6．3．1 有限元模型

6．3．2 计算工况

6．3．3 仿真计算结果

6．4 CVC辊形轴向力研究

6．4．1 轴向力研究

6．4．2 无交叉角情况下轴向力的求解

6．4．3 轴向力计算结果分析

6．5 本章小结

第7章 支持辊辊形设计理论研究

7．1 支撑辊辊型设计理论基础

7．2 大倒角支撑辊辊型分析

7．2．1 常规支持辊带倒角和不带倒角比较

7．2．2 横向刚度无限大的临界宽度点分析

7．3 MHBX支持辊辊形设计

7．3．1 方案依据

7．3．2 支持辊辊型方案

7．3．3 仿真分析

7．4 本章小结

第8章 现场应用

8．1 F1～F3MHW工作辊上机应用情况

8．1．1 F1～F3MHW工作辊辊型

8．1．2 F1～F3MHW工作辊上机试验情况分析

8．1．3 F1～F3MHW辊上机试验的凸度命中率情况分析

8．2 F5机架支撑辊的MHB辊型试验情况分析

8．2．1 F5机架MHB的上机辊形

8．2．2 F5机架MHB支持辊辊形的磨削

8．2．3 F5机架MHB支持辊辊形的上机应用情况

8．2．4 小结

8．3 F0平辊辊型的优化与应用

8．4 E2立辊辊型的设计与应用

8．4．1 相关试验

8．4．2 效果

8．5 本章小结

第9章 结论

参考文献

攻读博士学位期间完成的工作

致谢

作者简历