本文關(guān)鍵詞：整輥內(nèi)嵌式板形檢測輥熱變形研究及優(yōu)化設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《燕山大學》 2015年

整輥內(nèi)嵌式板形檢測輥熱變形研究及優(yōu)化設(shè)計

吳海淼  

【摘要】：板形檢測是目前制約國內(nèi)冷軋帶鋼板形閉環(huán)控制的技術(shù)瓶頸,研究具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)板形儀已成為亟待解決的棘手難題。板形檢測輥是板形儀的關(guān)鍵部件,其設(shè)計制造精度和工作性能對板形檢測與控制至關(guān)重要。在可逆式冷軋機板形檢測輥工作過程中,與其接觸的帶鋼溫度變化頻繁且變化幅度較大,板形檢測輥相應(yīng)產(chǎn)生熱變形,并且各部分熱變形的大小及其變化規(guī)律不同,導致板形檢測輥輥體內(nèi)孔面與傳感器頂部的過盈配合狀況會隨著發(fā)生變化,影響板形的連續(xù)性和板形檢測輥工作的穩(wěn)定性,可見熱變形問題對板形檢測輥至關(guān)重要。目前,熱變形問題是板形檢測輥研究的薄弱環(huán)節(jié)。本課題以課題組新開發(fā)的整輥內(nèi)嵌式板形檢測輥為研究對象,對其在可逆冷軋過程中的熱變形問題進行了系統(tǒng)深入的研究,以期在原有創(chuàng)新開發(fā)的基礎(chǔ)上進一步改進板形檢測輥的設(shè)計水平。建立板形檢測輥輥體外表面的換熱系數(shù)計算模型,確定各個軋制道次輥體外表面的等效換熱系數(shù)及輥體外表面與帶鋼接觸區(qū)域的換熱系數(shù),為板形檢測輥溫度場計算和有限元模擬提供邊界條件。應(yīng)用熱傳導理論建立輥體溫度場模型,考慮過盈配合面處結(jié)構(gòu)特點,采用一維復合介質(zhì)理論建立過盈配合面的溫度場模型,得到軋制過程中各道次板形檢測輥的溫度變化情況,為板形檢測輥熱變形研究奠定基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上,分析軋制過程中過盈配合面溫度差變化規(guī)律,計算得到第3道次過盈配合面溫度差最大。應(yīng)用熱彈性力學理論建立了板形檢測輥系統(tǒng)的熱變形模型,得到軋制過程中輥體、傳感器、傳感器頂部配合輥體熱位移變化情況和過盈配合面的熱位移差。推導過盈配合量模型,得到過盈配合接觸狀況,然后采用彈性力學和板殼力學理論推導傳感器的預壓力模型,計算得到第3道次過盈配合面的熱位移差最大,造成傳感器的預壓力為零,帶鋼的張力無法通過板形檢測輥檢測出來,板形檢測輥無法正常工作�；诖笮屯ㄓ糜邢拊治鲕浖嗀NSYS的二次開發(fā)環(huán)境,采用APDL參數(shù)化設(shè)計語言,建立板形檢測輥熱力耦合有限元模擬系統(tǒng),得到各軋制道次板形檢測輥溫度場、熱變形、過盈配合面溫度差、熱位移差及傳感器預壓力的分布情況,將有限元模擬結(jié)果與理論模型計算的結(jié)果進行對比,驗證了所建立板形檢測輥溫度場模型、熱變形模型及傳感器預壓力模型的正確性。建立板形檢測輥初始過盈量的優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型,以增大過盈配合面熱位移差與初始過盈量的差值和滿足傳感器的許用壓力為優(yōu)化目標,在改善過盈配合面的接觸狀況并保證板形檢測輥工作性能的前提下,得到初始過盈量的最優(yōu)值,并用所建立的理論計算模型和所建立的有限元模型及現(xiàn)場實驗測試對優(yōu)化結(jié)果進行驗證。本文對板形檢測輥熱變形問題的研究,既是提高板形檢測輥理論研究水平的需要,也是開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)板形儀的需要。本文的研究方法和結(jié)果為國產(chǎn)板形檢測輥及板形儀的研發(fā)設(shè)計提供了重要的理論依據(jù)和實現(xiàn)途徑,對國內(nèi)板形檢測裝備的自主創(chuàng)新研發(fā)和板形測控技術(shù)水平的提高具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG335
【目錄】：

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本文編號：228396