板带冷轧过程中的板形控制研究

论文字数:40667,页数:93

前言
 近年来我国轧钢行业得到了飞速发展，钢材生产量位居世界前茅，成为世界上钢材产量最多的国家之一。
 板带材是广泛应用于国民经济各部门的重要原材料，是钢铁工业生产中的主干产品。随着加工和成型工业生产由手动控制向高度自动化系统控制的发展，对轧材几何形状的精确性要求越来越高。但我国目前轧钢生产的技术水平与国际先进水平相比还有相当大的差距,部分关键钢材品种还不能满足国内的需要。因此提高我国轧钢生产的尺寸精度和组织性能的技术问题已经成为近年来当前及今后相当长一段时期内一个具有较高难度和重要应用价值的研究课题。
 板带材的主要生产方式就是轧制，因此轧制技术水平的发展对带钢的生产质量有决定性的作用。在轧钢工艺发展的每个阶段，钢材生产厂家和轧钢机械设备设计厂家都面临着许多明确的问题。如在努力的降低成本的同时，所有钢材生产厂家都面临着非常类似的问题，即改进板带材的质量问题。轧钢技术发展需要强有力的技术支撑。需要有充分的理论研究与丰富的时间经验相结合，而平面应变只是理想条件假设，实际生产中由于各种因素的复杂作用，沿着板宽方向上的变形是不均匀的，尤其是在来料有厚度差和平直度缺陷的情况下，板形显然不能满足精度和质量日益苛刻的质量要求。在板形控制要求越来越高的情况下，研究轧制过程中金属横向延伸和边部减薄形成的原因，并对典型板形产生的机理进行研究，对横向延伸量和减薄量进行定量的计算与描述是非常必要的，对控制板形和减少边部减薄，节约资源，提高钢材的生产率都具有重要的意义[1]。而本文就是以本溪钢铁集团的1676mm冷连轧机为研究对象，在大型有限元分析软件ANSYS的平台上进行的板形控制研究，是针对影响和导致板形缺陷的各种因素展开的。
 目前国内外的轧制技术已经基本实现自动化，轧制过程日趋连续化，且日益完善，并且无头轧制的完全连续式的作业线已经从线材轧制推广到冷轧带钢生产中。1996年日本的川崎制铁公司千叶厂3号机组在世界上首次实现了热带钢无头轧制，在国际上引起轰动，被认为是最引人注目的技术进步。20世纪70年代初冷轧带钢实现无头轧制后，相继实现了酸洗与冷轧；冷轧与连续退火、平整全连续生产的冷连轧机。连续化生产流程的推进，大大提高钢材轧制的成材率，并实现金属的“零”损耗 [2]。

前言 3
1  绪论 4
1.1  冷轧机的国内外发展现状 5
1.2  板形控制技术的国内外发展现状 6
1.2.1  液压弯辊技术 6
1.2.2  HC技术（High Crown） 7
1.2.3  CVC技术（Continuously Variable Crown） 7
1.2.4  DC技术（Deviate Crossed Work Roll Mill） 8
1.2.5  其它 8
2  有限元理论及其在带钢冷轧中的应用 9
2.1  有限元法的分析过程 10
2.2  有限元分析软件简介 12
2.2.1  商用软件概况 12
2.2.2  ANSYS软件简介 14
2.2.3  ANSYS/LS-DYNA简介 15
2.3  有限元法在模拟带刚轧制过程中的应用 16
3  板形的基础知识 17
3.1  带钢板形缺陷的种类 20
3.2  板形缺陷形成机理的一般分析 22
3.3  板形理论发展现状 23
3.3.1  板形理论研究现状 24
3.3.2  轧件的横向流动 26
3.3.3  轧件的边部减薄现象 28
4  冷连轧机轧制模型的建立 28
4.1  非线性概述 28
4.1.1  非线性结构的定义 28
4.1.2  冷连轧机轧制过程的非线性分析 29
4.2  接触分析概述 29
4.2.1  一般接触分类 30
4.2.2  冷连轧机轧制过程的接触分析 30
4.3  冷连轧机轧制过程的动态分析 30
4.4  冷连轧机轧制模型建立 31
4.4.1  轧制过程的几何模型 31
4.4.2  轧制过程的计算模型 32
4.5  冷连轧机轧制模型的有限元分析 34
5  板形影响因素 39
5.1  轧辊的影响 39
5.2  来料的影响 40
5.2.1  来料厚度的影响 40
5.2.2  来料宽度的影响 41
5.3  摩擦系数的影响 41
5.4  压下量的影响 41
5.5  张力对板形的影响 42
5.6  辊凸度的影响 42
5.7  边浪和中浪的产生机理分析 44
5.7.1  凹辊面轧制与边浪 44
5.7.2  凸辊面轧制与中浪 45
5.8  板形缺陷的本质分析 45
5.9  提高板形质量的措施 45
6  技术经济分析 46
6.1  研究方法 47
6.2  选择软件 49
6.3  模型分析 49
7  结论 50
致谢 51
参考文献 52
附录A  外文参考文献译文 53
板带轧机带带材轮廓和平直度控制研究 53
1  轧辊变形的模拟 54
IPSCO斯特克尔式轧机工作辊热轮廓 63
1  理论方法 64
Tw，Ta，Ts——分别为冷却液，大气，带刚的温度 65
                                 （3） 65
1.2  数学解答 66
——分别为x轴，r轴方向和时间的增量 66
1.3  轧辊的热膨胀模型 66
2 结构和界面设计 67
3  模型的校准和确定 68
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