熱軋帶鋼的板形質(zhì)量控制一直是板帶軋制領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。板形在熱軋精軋機(jī)組之間的變化過程是帶鋼在內(nèi)應(yīng)力作用下屈曲失穩(wěn)及后屈曲變形的演變結(jié)果,這一演變過程具有多變量、強(qiáng)耦合、深度非線性等特點(diǎn)。目前對于熱軋屈曲行為的研究少之又少,而且現(xiàn)有的屈曲分析模型都只是從力學(xué)、能量角度進(jìn)行分析,未考慮溫度分布不均對屈曲失穩(wěn)臨界閾值和后屈曲變形的影響；同時(shí),由于沒有準(zhǔn)確預(yù)測精軋機(jī)組各機(jī)架出口帶鋼的溫度場和應(yīng)力場的在線計(jì)算模型,無法為屈曲變形研究提供準(zhǔn)確的初始數(shù)據(jù)；另外,目前在線應(yīng)用的判據(jù)理論和板形控制手段均存在一定的局限性,需要通過屈曲理論對其進(jìn)行完善,這使得開展屈曲變形行為研究更有意義。本文以某CSP熱連軋線為研究對象,基于深入的理論研究,結(jié)合數(shù)值方法和解析方法,對描述熱軋帶鋼精軋過程中溫度、應(yīng)力和屈曲等參量演變行為的控制模型進(jìn)行深入研究。論文取得了如下創(chuàng)新性成果： (1)根據(jù)熱軋過程中帶鋼與周圍介質(zhì)的熱交換特點(diǎn),考慮物性參數(shù)隨溫度變化的特性,基于合理的假設(shè)條件,兼顧計(jì)算速度、精度及穩(wěn)定性,采用二維交替差分法建立了熱軋帶鋼溫度場計(jì)算模型,并采用三種群PSODE算法對模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,提高了模型的計(jì)算精度,可用于在線準(zhǔn)確預(yù)測熱軋精軋過程帶鋼溫度場的演變規(guī)律。 (2)考慮帶鋼橫向溫差導(dǎo)致的變形抗力的不均勻、變形區(qū)單元剪應(yīng)力的作用及帶鋼與工作輥接觸面上縱向與橫向摩擦系數(shù)的不一致性等條件,結(jié)合增量理論和流體動力摩擦理論,利用漸近分析原理對基本參數(shù)進(jìn)行歸一化處理,建立了基于有限體積法的帶鋼三維塑性變形模型,并采用不完全LU分解預(yù)處理的BICGSTAB算法實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定求解,可用于準(zhǔn)確計(jì)算軋后帶鋼的內(nèi)應(yīng)力,為屈曲變形行為研究提供初始數(shù)據(jù)。 (3)在獲得內(nèi)應(yīng)力的基礎(chǔ)上,針對整體對稱屈曲和局部對稱屈曲四種模態(tài)形式,綜合考慮溫度分布不均等因素的影響,首先以彈性薄板小位移理論為基礎(chǔ),運(yùn)用能量法對屈曲應(yīng)力公式進(jìn)行理論推導(dǎo),建立了熱軋帶鋼屈曲失穩(wěn)計(jì)算模型；然后在此基礎(chǔ)上,基于彈性薄板大位移理論,根據(jù)最小勢能原理建立了帶鋼后屈曲變形的計(jì)算模型,求得后屈曲平衡狀態(tài)的內(nèi)應(yīng)力與浪形參數(shù)的定量關(guān)系。深入系統(tǒng)地研究了熱軋帶鋼屈曲行為與影響因素之間的關(guān)系,完善了屈曲變形理論。 (4)系統(tǒng)總結(jié)了傳統(tǒng)平坦度死區(qū)理論-Shohet判據(jù)的主要思想,從理論上分析了Shohet判據(jù)的局限性；針對凸度分配策略中存在的缺陷,結(jié)合屈曲失穩(wěn)判據(jù)理論,提出了一種按各機(jī)架出口帶鋼屈曲臨界閾來確定比例凸度的板形控制策略；考慮潛在板形的影響,結(jié)合屈曲理論和塑性變形理論,對平坦度控制目標(biāo)進(jìn)行改進(jìn),建立了以平坦度軟測量值為控制依據(jù)的平坦度反饋模型�；谇碚摰陌逍文Ｐ偷慕⑦M(jìn)一步提高了在線板形設(shè)定與控制系統(tǒng)的精度。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG335.56;TG335.11

【參考文獻(xiàn)】

相期刊論文 前10條

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本文編號：1516447