HC轧机辊间接触压力分析及提高轧辊寿命的措施

HC轧机利用中间辊的轴向移动,改善了工作辊受力状态,减少了工作辊的弯曲,增大了板形控制能力,但轧辊边部的接触压力剧增,加重了轧辊的磨损,严重时会产生辊面刻痕或中间辊辊身部分剥落。本文通过对HC轧机辊间接触压力的理论分析,提出降低辊身边部接触压力值和提高轧辊寿命的措施。

六辊冷轧机的带钢板形参数及辊间接触压力研究

针对一种由变接触支持辊辊形、单锥度中间辊辊形、单锥度工作辊辊形组成的六辊冷轧机的辊形配置方法,利用Abaqus有限元软件建立三维“辊系弹性变形-轧件塑性变形”一体化仿真模型,从带钢板形及辊间压力两部分展开分析。通过分析发现,该辊形配置方法可通过工作辊和中间辊负窜有效减小带钢凸度并降低边降值;工作辊弯辊力也具有一定的板形调控能力,且强于中间辊弯辊力;同时,该辊形配置能有效均匀支持辊与中间辊间的辊间接触压力。

冷连轧过程工作辊辊间接触模型研究

辊间接触对高速冷连轧过程有重要影响。针对1 750mm冷连轧机组的设备与带钢轧制的工艺特点,通过对UCM轧机辊系的受力分析,采用离散化处理方法和影响函数法,建立了辊系弹性变形影响函数模型、轧辊压扁影响函数模型,并给出了辊系变形的基本物理方程,基于接触力学,最终提出了冷连轧过程中工作辊辊间接触判定准则,为精确计算工作辊间的压力分布提供了理论依据。同时,研究了工作辊辊间接触对单位宽度轧制力分布、工作辊与中间辊辊间单位压力分布、工作辊弯曲挠度和压扁量分布以及成品带钢横向厚度分布的影响。实践证明,建立的辊间接触和辊系变形计算模型具有较高的计算精度,能充分反映轧后带钢的横向厚度分布和板形分布规律,适合于工业生产实践。

六辊冷连轧机中间辊横移过程辊间接触压力分析

为了使轧机板形控制性能适应带钢规格材质变化,用于连续轧制高档冷轧薄带钢的六辊冷连轧机大都采取中间辊可横移技术。但是,中间辊横移必定使辊间接触压力分布更不均匀,导致出现接触压力尖峰。在中间辊横移过程中,辊间接触压力和横移阻力都会随横移速度的变化而发生改变,并可能导致辊间接触压力在轧辊端部形成更大的压力尖峰,从而造成轧辊磨损不均匀并缩短轧辊的使用周期。通过建立有限元仿真模型,以仿真模拟获得中间辊横移过程中辊间接触压力的变化规律后,优化设计轧辊辊形,并且提出使用非对称弯辊力的方法,实现了辊间接触压力的分布均匀化,降低了辊间接触压力尖峰值,并延长了轧辊的使用寿命。

1400mm十二辊轧机辊间的接触压力三维光弹分析

为了准确描述1400mm十二辊轧机轧辊间的接触压力分布规律,以有效改善其轧件的横向厚度差和板形,本文应用应力相似准则设计了1400mm十二辊轧机光弹模型,并用三维光弹性应力分析原理,实验确定1400mm十二辊轧机光弹模型的辊间接触压力的分布规律,并依据应力相似转换准则,计算出其实际轧机辊间接触压力分布,对1400mm十二辊轧机压力分布的进一步理论计算、辊型设计的优化以及轧件横向厚度差和板形质量的控制有着重要的实验指导意义。

辊形配置对辊间接触压力与板形调控影响分析

为系统分析不同辊形配置下辊间接触压力分布形式与板形调控特性,以某1 800 mm热轧生产线使用的2种典型辊形配置为研究对象,建立对应的辊系有限元模型,计算不同带钢规格与调控手段下辊间接触压力分布形式,分析得出常规凸度支撑辊对应的辊间接触压力分布形式与CVC工作辊辊形呈现出明显的对应性,且压力分布形式受轧制规格与调控手段的影响明显小于CVC支撑辊。利用接触压力峰值和不均匀度表述辊间接触压力分布特征,将不同规格与调控手段对辊间接触压力分布特征的影响进行量化处理,得到更为具体的不同参量在整个变化范围内对分布特征的整体影响趋势。同时还对2种辊形配置下不同辊间接触压力对轧机板形调控特性影响进行分析,得出CVC支撑辊对应辊形配置的弯辊力与窜辊位置在板形调控能力上均强于常规凸度支撑辊辊形配置,而不同辊形配置对辊缝形状的影响表现出较为明显的差异,引入辊间接触压力边中比得到调控特性与辊间接触压力之间的具体关系,并结合现场的实际生产数据对仿真分析结果进行验证,研究结果可为现场辊形配置与板形调控提供较好的理论基础和生产指导。

考虑摩擦因素的辊间法向接触刚度模型

随着板带产品不断提高的质量需求,对板带轧机装备精度的要求也日益严格,轧机装备的精度是保证产品质量的基础。板带轧机辊间接触刚度是保证产品质量的基础参数,也是关于轧制过程稳定性的重要参数。当前,轧机辊间接触刚度模型仅考虑辊系弹性变形与受力的关系,而轧辊在其上机服役的周期内,轧辊表面状态不断恶化,辊间接触摩擦状态发生变化,传统辊间接触刚度模型未考虑辊间接触摩擦因素,导致模型不能准确反映轧制过程中随轧辊表面状态对辊间接触刚度的影响。为了对轧机辊间接触刚度进行全面深入的研究,需要建立考虑摩擦因素的辊间接触刚度模型。基于上述问题,以分形理论为基础对轧辊粗糙表面进行建模,通过分析轧辊粗糙表面微凸体接触的变形状态与辊系曲面接触特征,建立了考虑摩擦因素的辊间法向接触刚度模型,并以2250mm热轧机为例,研究了分形参数、辊间接触参数与辊系尺寸对辊间接触刚度的影响规律。通过研究发现,分形维数、分形粗糙度与辊间接触刚度的关系分别为正相关与负相关,两者共同指示了轧辊表面越粗糙辊间接触刚度越小。同时,随着辊间接触摩擦因数的增大,辊间接触刚度逐渐减小,辊间接触载荷与辊径越大,辊间接触刚度越大。所建立的模型可为评价轧机装备精度提供参数基础与理论依据。

轧辊平衡力对四辊轧机辊间打滑的影响

分析了轧辊平衡力对四辊轧机工作辊与支承辊间打滑现象的作用关系。指出加大工作辊压紧力 ,不但不能防止 ,而且会加重辊间打滑现象的出现。从受力分析入手 ,给出了辊间打滑条件的判据。

CVC轧机支持辊力学有限元分析及新辊形

现场跟踪实测并分析CVC轧机支持辊综合辊形数据,发现CVC轧机支持辊存在严重且不均匀磨损,并时有严重边部剥落事故发生。建立MSC.Marc二维动态弹塑性有限元模型分析了支持辊辊内应力状态,提出较大的辊间接触压力及支持辊工作层厚度的减小,对辊内应力具有不利影响,指出不均匀的辊间接触压力分布,是支持辊不均匀磨损甚至剥落的主要原因。建立ANSYS静态弹性有限元模型,分析板宽、单位轧制力、弯辊及窜辊对辊间接触压力分布的影响,发现带钢宽度的不断变化有利于改善支持辊的受力状况,而弯辊和负向窜辊均会增大辊间接触压力分布不均匀度系数。基于有限元仿真和现场工业试验,提出了CVC轧机支持辊新辊形,与引进的原常规支持辊相比,新支持辊服役前期的不同窜辊位置辊间接触压力峰值和辊间接触压力分布不均匀度系数分别下降了3.5%～16.0%和3.5%～15.9%,支持辊服役后期的辊间接触压力峰值和不均匀度系数分别下降25.7%和28.3%。1800 mmCVC热连轧机F3～F4机架工业应用实践证明,新辊形自保持性好,性能稳定,已投入工业应用,可推广应用到同类轧机。

中厚板辊型设计中压力沿辊身分布算法

为了使中厚板轧机辊型设计快捷且保持辊间各点接触压力相等,利用了压力沿板宽方向呈二次分布、板边缘处变形为平面变形的计算处理,从而使辊型设计更为方便。同时引入辊间接触压力的中、边部比值概念并作合理选择,使设计出的辊型更加完善。生产实际应用表明,新设计的辊型不仅明显降低了板凸度,同时使轧辊磨损均匀,辊耗量大大下降。

UCM轧机辊型综合优化设计

以板形良好及辊间压力分布均匀为目标,分别采用三角函数、幂函数和多项式函数作为工作辊、中间辊和支承辊的辊型曲线,建立了六辊UCM轧机辊型综合优化计算模型。在650UCM轧机上的实际应用情况表明,应用效果良好,验证了六辊轧机辊型综合优化计算模型的正确性。通过辊型的综合优化设计,能提高轧机板形控制能力,改善辊间接触压力分布,均匀轧辊磨损,消除轧辊异常磨损及辊端掉肉等缺陷,使轧机能适应更多规格品种的轧制。

1400mm十二辊轧机轧辊间的接触压力三维光弹分析

为了准确描述1 400mm十二辊轧机轧辊间的接触压力分布规律,以有效改善其轧件的横向厚度差和板形,应用应力相似准则设计了1 400mm十二辊轧机光弹模型,并用三维光弹性应力分析原理,实验确定1 400mm十二辊轧机光弹模型的辊间接触压力的分布规律,并依据应力相似转换准则,计算出其实际轧机辊间接触压力分布。

1800mm虚拟轧机板形控制性能

定义了评价轧机板形控制性能的六项指标,包括承载辊缝凸度调节域、辊缝横向刚度、板形调控功效曲线、边缘降、辊间接触压力平均幅值和辊间接触压力分布不均匀度.建立了HC,CVC,PC和DSR系列轧机的有限元仿真模型,并从板形控制性能的六项指标方面分析了当前国际上流行的各种机型的特点.

热轧带钢局部高点产生机理及控制研究

针对迁钢2250mm生产线热轧卷出现局部高点的问题,分析了轧辊辊间接触压力、轧制计划编排、工作辊热凸度等因素对产生带钢局部高点的影响规律,提出了优化末机架工作辊辊型、合理编排轧制计划、严格冷却水喷嘴管理制度、控制轧辊热凸度、调整精轧轧制工艺等措施,改善了轧辊的不均匀磨损程度,使带钢局部高点控制在10μm以下。

迁钢公司2160mm热连轧机带钢局部高点产生机理与解决措施

介绍了迁钢公司2160mm热轧机组带钢局部高点的特性，通过分析辊间接触压力、轧制计划编排、工作辊热凸度等因素对带钢局部高点的影响规律，提出了优化末机架工作辊辊形、合理编排轧制计划、严格冷却水喷嘴管理制度、控制工作辊热凸度、调整精轧轧制工艺等措施，改善了工作辊的不均匀磨损程度，使带钢局部高点控制水平得到很大提高。

Motion mechanism analysis of two contacting rollers

Two rollers contact each other under the normal load,and when the driving roller rotates,it drives the driven roller rotate by the tangential force on contact area.Finite Element Method analysis and experimental analysis are adopted to research the motion mechanism of two rollers which elasticity has big difference both on the condition of direct contact and indirect contact.From the analysis it is achieved that the relative sliding between the two rollers is due to the tangential force on the contact area and the radial compression deformation of the soft roller which has greater elasticity.For the condition of indirect contact in which a layer of inter-medium exists between the two rollers,the relative sliding is greater than that on the condition of direct contact,and the hardness of the intermedium layer affects the relative sliding between the two rollers.And for the condition of multiple rollers in the state of pressing contact,the number of contact areas on the soft roller also affects its motion characteristics.

HC轧机辊型曲线优化

HC轧机采用中间辊轴向窜动技术,使轧机的横向刚度显著增加,提高了板形控制能力。但由于中间辊轴向窜动后,在工作辊与中间辊、中间辊与支撑辊间形成接触压力峰值,导致轧辊局部磨损及带材表面质量问题。建立了HC轧机板形和断面形状计算模型,研究了支撑辊及工作辊辊型曲线对辊间接触压力分布的影响规律,在此基础上优化了1220HC轧机支撑辊及工作辊辊型曲线。理论计算及工业生产试验表明,在保证轧机板形控制能力前提下,在HC轧机支撑辊及工作辊上采用合适的辊型曲线,可将支撑辊与中间辊间的接触压力峰值降低20%以上,将工作辊与中间辊间的接触压力峰值降低10%以上,从而避免辊间接触压力峰值带来的轧辊局部磨损及相应的带钢表面质量问题。

宽带钢轧机支承辊辊形优化设计

宽带钢轧机辊间接触压力分布直接影响辊面疲劳硬化和磨损状态,进而影响支承辊的使用寿命。采用有限元法对辊间接触压力分布进行了模拟分析,在此基础上开展了辊形优化设计,并以改善接触压力分布均匀性、缩短支承辊边部有害接触区为目标,得到了优化的支承辊辊形参数。