矯直機1#輥壓上量對兩輥相對反彎曲率的影響

矯直機1#輥壓上量對兩輥相對反彎曲率的影響

1輥式矯直機矯直過程研究現(xiàn)狀輥式矯正機是保證板的平整度，降低剩余力，平衡剩余力，提高板材的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。鋼板的矯直是一個相當(dāng)復(fù)雜的反復(fù)彈塑性變形過程,涉及到幾何、材料和接觸等多重非線性問題,因此,對矯直過程的準(zhǔn)確描述是保證矯直質(zhì)量的關(guān)鍵。目前,有很多學(xué)者利用解析法和有限元方法分析輥式矯直機矯直過程,但是國內(nèi)外關(guān)于輥式矯直機1#輥壓上量對矯直質(zhì)量影響的研究很少。以某廠2250熱軋精整橫切機組中的11輥矯直機為研究對象,根據(jù)彈塑性理論和矯直原理,利用曲線擬合的方法,分析1#輥的位置調(diào)整對2#輥反彎曲率產(chǎn)生的影響,從而得出1#輥位置的調(diào)整對整個矯直質(zhì)量的影響,為實際生產(chǎn)提供可參考的理論依據(jù)。2采用曲線匹配法求解曲線比2.1中性層彎曲模型的建立曲線擬合的基本思想是:利用矯直輥的輥心位置,擬合出實際生產(chǎn)中板材彎曲的變形曲線,得到其曲率方程,然后利用擬合方程求出彎曲曲線各坐標(biāo)點處的曲率?；谧冃芜B續(xù)性假設(shè),板材在矯直過程中,受到矯直輥系的作用,會產(chǎn)生波浪起伏的彎曲變形。根據(jù)彈塑性彎曲理論,中性層纖維不發(fā)生彈塑性變形,故中性層彎曲變形的曲線可以用幾段不同的曲線擬合,依次光滑連接而成。利用該擬合曲線,可以模擬板材在每一個位置處的曲率。以圖1所示為例,采用三次方程模擬彎曲曲線AB。以中性層曲線頂點A作為直角坐標(biāo)系原點O,x軸水平放置,y軸通過A點(O點)且方向向上,建立直角坐標(biāo)系。假設(shè)板材與矯直輥的最低接觸點B即為曲線的頂點位置。設(shè)曲線AB段的擬合曲線方程為:根據(jù)彈塑性理論和矯直原理,可知曲線AB滿足以下條件:(1)AB經(jīng)過點A(0,0),B(t/2,-δ);(2)A,B點處曲線一階導(dǎo)數(shù)為0;(3)虛擬支點處C作為曲線拐點,其曲線二階導(dǎo)數(shù)為0。于是可以得到四個方程,即:式中:δ—B點處矯直輥的壓下量;t—輥距。解得系數(shù)并帶入(1)式,即可得到曲線AB段的擬合方程:2.2輥之間相對反彎曲率t擬合曲線描述了在矯直輥作用下板材的彎曲狀況,可利用它計算出曲線頂點處的曲率,該曲率與相應(yīng)矯直輥使板材發(fā)生彎曲的最大撓度以及矯直輥的壓彎量相對應(yīng),利用擬合曲線得到的曲率為反彎曲率。根據(jù)曲線方程(3),利用高等數(shù)學(xué)中任意點處的曲率計算公式:計算出的彎曲曲率與該輥的壓下量之間具有一一對應(yīng)關(guān)系,由反彎曲率定義可知,由擬合曲線求出來的曲率即輥對板材的反彎曲率。則各輥處相對反彎曲率比:式中:Ct—彈性極限曲率。由于板材的原始曲率比C0是已知的,矯直機前一輥的殘余曲率即為后一輥的初始曲率,各個輥處的反彎曲率比Cw也由前幾式可以求出,根據(jù)矯直機矯直原理則可確定其它相對曲率比。31輥壓上量對2#輥的反曲線率的影響3.1如果1#輥固定即1#輥壓上量為0,由式(2)求出曲線擬合方程:則2#輥處反彎曲率:3.2鋼板反彎曲性能的比較分析式(2)的方程變?yōu)?同樣,解得系數(shù)并帶入方程即可得此時的曲線擬合方程:2#輥處反彎曲率:通過上述比較分析可以看出,1#輥壓上量由0變?yōu)棣?,實際上是改變了2#輥處的反彎曲率比,或者說是板材經(jīng)過1#輥的時候,由于1#輥的壓上量,給了板材初始不平度,從而影響整個鋼板的矯直質(zhì)量。4矯后殘余轉(zhuǎn)化率某熱軋廠11輥矯直機,采用上輥整體調(diào)整、下輥單獨調(diào)整的結(jié)構(gòu)型式,11個工作輥采用上五下六布置,輥徑D=220mm,輥距t=230mm。實例1:材料為HG785的板材,厚度為7.94mm,屈服極限為σs=615MPa,楊氏模量為E=2.1×105MPa,實際生產(chǎn)中使用的壓下規(guī)程,如表1所示。當(dāng)1#輥壓上量為0時,可計算出各輥相對曲率值,如表2所示。當(dāng)1#輥壓上量為11.5mm時,可計算出各輥相對曲率值,如表3所示。由這個例子可以看出,1#輥壓上量的改變明顯增大了2#輥處的殘余曲率,并使得3#輥和4#輥的殘余曲率不是按照線性遞減,但是最終的矯后殘余曲率變化不大。這個實例說明:若除1#輥外的其余各輥壓下規(guī)程較合理時,1#輥壓上量的改變對矯后殘余曲率的影響不是非常明顯。實例2:材料為HG785的板材,厚度為5.57mm,屈服極限為σs=615MPa,楊氏模量為E=2.1×105MPa,實際生產(chǎn)中使用的壓下規(guī)程,如表4所示。板材彈性極限撓度為:當(dāng)1#輥壓上量為0時,3#輥的壓彎撓度為:δW3=CW3δt=0.9825mm,不足以使板材發(fā)生塑性變形。若1#輥的壓上量為15.6mm時,其各輥相對曲率值,如表5所示。分析表5可知,板材在2#、3#輥的矯直下已達到最小相對殘余曲率,其后各輥按線性遞減壓下。由此可證明,大幅度調(diào)整1#輥的位置,實際上改變了矯直過程的壓下方式,使壓下方式從線性遞減壓下變?yōu)樽钚埐钸f減壓下,從而同樣達到矯直的目的。5鋼板與矯直輥接觸本構(gòu)模型以實例1為仿真對象,建立有限元輥式矯直模型,如圖2、圖3所示?？紤]到支承輥的作用,在模擬中把矯直輥視為剛體,板材單元選8節(jié)點實體單元,采用單點積分以節(jié)省時間,單元選用雙線性各向同性材料模型為減少單元數(shù),取鋼板寬度的1/2建模,取軋件尺寸為(2400×555×7.94)mm,單元劃分為160×56×4(長×寬×厚),共計35840個單元,鋼板與各矯直輥的接觸采用自動表面-表面接觸,動摩擦系數(shù)為0.1,靜摩擦系數(shù)為0.15。6#輥壓上量對鋼板殘余速率的影響通過運用曲線擬合理論分析1#輥壓上量對矯直過程的影響發(fā)現(xiàn),1#輥壓上量的改變使得1#輥與2#輥間零彎矩點的位置發(fā)生了變化,并且使2#輥處產(chǎn)生最大相對反彎曲率。對于薄板而言,大幅度調(diào)整1#輥的位置,實際上改變了矯直過程的壓下方式,使壓下方式從線性遞減壓下變?yōu)樽钚埐钸f減壓下,從而同樣達到矯直的目的。雖然通過曲線擬合的理論方法發(fā)現(xiàn)1#輥壓上量