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液压胀形轧辊的承载特性及其关键技术的研究

李纬民

  板形是带钢的重要质量指标。板形控制技术是板带产品质量保证体系中一个非常重要的链节,是板形控制系统的核心和灵魂。为了满足现代板带生产高质量、高生产率的要求,不仅希望板形控制技术能够确保较高的精度,而且还要有较强的在线可操作性。在目前有成效的板形控制方法中,液压胀形轧辊技术在满足上述两个要求方面,具有独特的优势,因而在国际板带生产领域中的应用日渐增多,且进一步发展的势头看好。然而,此项技术的实际应用在国内基本上属于空白,甚至连相关的理论研究也鲜见报端。虽然国内屡有厂家对此表示出很大的兴趣,但苦于没有可供参考的技术资料而无法付诸实施。本文结合国家机械局“九五”国家重点科技项目(攻关)计划中的研究课题,对液压胀形轧辊系统的承载特性及其关键技术进行了深入系统的研究,取得了有实际意义的重要结论和对生产具有指导作用的创新性成果。首先,有效地解决了高压旋转密封技术难题,研制了一对液压胀形轧辊。进行了液压胀形轧辊静载凸度特性的测试,得到了不同控制压力条件下,轧辊凸度的分布规律。利用研制的液压胀形轧辊作为支撑辊,在燕山大学轧钢实验室的300mm冷轧机上进行了铝板压痕实验,测试了不同轧制载荷作用下,轧辊某些典型位置上的应变,获取了大量的、体现液压胀形轧辊技术特性的实验数据,并为数值分析中计算模型的建立提供了边界条件和检验标准。为了进一步检验液压胀形轧辊改善板形的能力,进行了铝板轧制实验。根据控制压力的不同,以液压胀形轧辊作为支撑辊时,可使来料状态及性能相同的板带试件在轧制后,出现中浪或边浪缺陷,也可以获得良好的板形,充分说明这项技术具有较强的板形控制能力和优良的控制效果。利用建立的有限元模型,探讨了液压胀形轧辊在轧制载荷作用下的变形特点、结构参数对轧辊系统承载特性的影响规律。在此基础上,建立了轧辊结构参数的确定原则和方法,形成了液压胀形轧辊设计制造的关键技术。在分析研究的基础上,阐明了液压胀形轧辊控制、改善板形的力学原理:液压胀形轧辊之所以能够达到控制板形的目的,在于控制压力的胀辊效应能够使得轧制载荷在工作辊上产生一个使其产生正弯曲的附加弯矩。依据这一原理,辊套与芯轴间的过盈配合长度,是使液压胀形轧辊系统的板形控制能力得以最大限度发挥的关键。根据其承载特性,液压胀形轧辊只有在临界控制轧制力的范围内工作,对于板蒸山大学工学博士学位论文形控制才有实际意义。当轧制工艺要求的轧制力大于液压胀形轧辊的临界控制轧制力时,采用弯辊技术与之联合使用,可以获得凸度小于或等于0的负载辊缝及板带产品。基于液压胀形轧辊的板形控制原理,本文还提出了一种板形控制新方案:将双腔液压胀形轧辊与单腔液压胀形轧辊配合使用,可以获得各种不同形状的空载辊缝,不但具有CVC轧辊的功效,且具有CVC轧辊所缺憾的在线控制能力。本文还以宝钢203()llHl冷连轧机为背景,分析了宽板大尺寸规格轧机应用液压胀形轧辊技术的效果。结果表明,在宽板轧机中应用本项技术,控制效果更明显。本文的研究结果,可为液压胀形轧辊的设计制造、板形控制模型的建立等提供技术支持,对子液压胀形轧辊技术在我国的应用、推广及进一步深化发展,具有重要的实用价值和指导意义。……   
[关键词]:板带轧制;板形控制;液压胀形轧辊;数值模拟;负载辊缝;弯辊
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:燕山大学2002年
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