VC轧辊静载凸度的克雷洛夫函数解及结构参数分析

应用克雷洛夫函数对VC轧辊静载凸度进行了力学研究并进行了试验验证。理论计算与试验结果吻合较好。对辊套壁厚、油槽长度和轧辊凸度等结构参数进行了理论分析,提出了确定各结构参数的一般原则,为VC轧辊的应用奠定了理论基础。

VC轧辊凸度的形成及其板形控制能力的研究

以新型轧机—VC轧机为研究对象 ,首次给出了VC轧辊在不同油压下的凸度分布计算公式 ,并分析出VC轧辊各结构参数对其凸度生成的影响规律 ,同时还以宝钢1 5 5 0CAL平整机为例 ,研究了带材的平直度与VC辊内部油压之间的关系。

VC轧辊的承载特性研究

对控制压力与轧制力共同作用下的VC(variable crown)轧辊的承载特性进行了研究。基于所开发的VC轧辊系统,分析了辊缝形状和辊缝凸度与轧制力及控制压力的关系,提出了临界最大控制轧制力的概念。研究结果表明:当轧制力小于轧辊系统的最大临界控制轧制力时,其板形控制能力优于同规格的实心平辊;当控制压力较大且轧制力较小时,轧辊系统可以实现零凸度或负凸度的负载辊缝。

VC轧辊板形控制的力学原理

根据实验和有限元分析结果,分析了控制压力与油腔长度对VC轧辊的静载凸度及其分布特性的影响规律,在此基础上,阐明了VC轧辊板形控制的力学原理。在以VC轧辊为支撑辊的轧机系统中,板形控制的机理是,VC轧辊的胀辊效应可以有效地减小工作辊与支撑辊之间的接触区域,在工作辊两端形成与支撑辊弯曲方向相反的弯矩。板形控制的技术关键在于选择合适的油腔长度,消除VC支撑辊静载凸度特性中的等凸度区。

VC轧辊心轴与辊套过盈量的确定

辊套与心轴之间的过盈量δ ,是VC(VariableCrown)轧辊系统的关键结构参数之一。从满足其使用性能要求出发 ,研究了δ的大小对VC轧辊的强度和密封性能的影响 ,提出了过盈量的选取原则和选取方法。根据该研究结果 ,心轴与辊套过盈装配后 ,配合区内端点处的相当应力最大 ;将在最大控制压力作用下 ,辊套获得等强度的配合内表面为过盈量的选取准则 ,可满足VC轧辊的强度。

四辊冷轧可逆机使用VC轧辊的经验和生产效果

生产实验表明，外套的热装配合不仅能通过轧制力传递动态负荷，而且也能无滑动地传递很大的转矩，在轧制过程中ＶＣ轧辊的凸度可根据其内部的油压来调节，发装ＶＣ轧辊不需要改造机架，一系列的实验已证明：工作辊变辊装置和ＶＣ轧辊至带钢平直度的影响可以有效地相互补充，这样，工作辊凸度研磨的次数可以减少２／３，同时带钢的破边率也明显减少，此外，还可提高轧制能力，改善带钢平直度。

VC轧辊套筒及芯轴关键结构参数的优化设计

VC轧辊作为高效控制带钢质量的机型之一,国内虽有大量生产应用经验但缺少关键的自主设计方法。为此,首先从VC轧辊过盈装配后的基本结构出发,考虑套筒服役周期内的厚度变化,分别从轧辊强度、密封、相对滑动和有效凸度方面分析,确定了VC轧辊优化设计的关键结构参数为套筒厚度、原始过盈量、油腔宽度。进一步在国内某进口VC轧机的结构参数和实际生产工艺参数的基础上,分别分析各关键结构参数对套筒凸度、实际过盈力分布、加油压原始过盈力、加油压原始过盈量的影响,并在关键结构参数对各工艺参数影响的基础上,分别确定了各关键结构参数的设计重点和设计思路。最后,综合考虑VC轧辊的强度、密封、避免相对滑动以及接触疲劳的安全性,以极限生产工艺和极限工作状态为优化设计的前提,给出了VC轧辊关键结构参数优化设计的评价指标、目标函数和约束条件,确定了优化设计的整体流程方法。将优化设计方法应用到国内某进口VC轧机,并对比轧机结构的现有参数与设计参数下强度安全系数、相对滑动安全系数和目标函数。分析得出设计参数相比于现有参数而言,在保证套筒凸度和密封性的前提下,实现了强度安全性、避免相对滑动和过盈力分布均匀性的整体提升。优化设计方法的建立为VC轧辊的设计和校核技术提供了理论参考,具有一定的实际应用价值。

VC轧辊过盈力及过盈量的计算及影响分析

支撑辊液压胀形作为VC轧机独有的辊型调控手段,是控制负载辊缝与板形质量最有效的方法之一。同时,因为VC辊液压胀形作用的存在,过盈力和过盈量的定量计算成为VC轧辊设计和校核的关键。为此,首先通过分析VC轧辊套筒和芯轴热装之后的受力与变形情况,提出了原始过盈量和原始过盈力的计算方法。然后,考虑VC轧辊套筒和芯轴受力对轧辊挠度的影响,根据套筒和芯轴在轧制过程中的变形几何关系,确定了VC轧辊套筒和芯轴的变形协调方程,并结合轧制过程中力平衡与力矩平衡方程,建立了VC轧辊实际过盈力和实际过盈量分布的计算模型。最后,利用国内某VC轧机的轧辊结构参数和实际生产过程中的典型规格带钢工艺参数,定量计算并分析了带钢轧制过程中过盈力和过盈量的分布。进一步在极限油压50 MPa范围内选取9.8、19.6、29.4、39.2、49.0 MPa 5种油压,计算并分析了不同油压对过盈力分布的影响。结果表明,过盈力和过盈量分布的主要影响因素是轧制力和油压,且油压对过盈力和过盈量的影响大于轧制力的影响;油压的升高有效降低了过盈力,且油压的变化对距离油腔边部越近的部位影响越大,反之则影响越小。VC轧辊过盈力及过盈量计算模型的建立为VC轧辊的设计和校核技术提供了理论参考,具有一定的实际应用价值。

可变凸度轧辊(VC辊)在不同油压下的凸度分布曲线

针对宝钢新近引进的平整机VC轧辊的液压胀形凸度分布曲线的计算问题,提出了一套计算VC辊在不同油压下的胀形曲线的新方法,计算结果与实测值很好吻合,为VC轧机在线设定模型的开发提供了必要的基础。

VC轧辊过盈装配结构参数对静载凸度的影响

VC轧辊由芯轴和辊套装配而成,在辊套和芯轴之间有一油腔,辊套在芯轴两端过盈装配,能承受轧辊扭矩,并同时能将高压油密封在油腔中。液压胀形轧辊本身的结构参数对于该技术能否成功具有举足轻重的地位。使用有限元法模拟了液压胀形轧辊的过盈装配,讨论了辊套壁厚、过盈量大小以及过盈配合长度等结构参数对VC轧辊静载凸度的影响,为VC轧辊的设计提供参考依据。

1550mm CAL VC辊平整机板形控制技术研究

针对VC轧机的结构特点,在研究了VC辊的空载凸度曲线和负载塌陷位移的基础上,对其板形控制技术进行了定量分析,并以板形为目标对工作辊与支撑辊进行了优化设计,解决了现场生产冰箱侧板等薄规格产品时出现双边浪的板形缺陷问题,取得了显著经济效益。

液压胀形轧辊胀形凸度的弹性有限元分析

对近几年在国外获得迅速发展的新型轧辊——液压胀形轧辊的胀形凸度进行了弹性有限元分析,提出了受动应力边界条件逼近真实应力边界条件这一新方法。本文的有限元计算结果与实验结果符合。某些结论可用于指导液压胀形轧辊系统的开发与应用。