六斜辊管材矫直过程精度解析

以管材六斜辊矫直过程为研究对象,推导了管材经一次反弯后,弹复曲率及残余曲率的演变过程。根据管材旋转一圈弯曲2次,计算了管材全流程矫直微元段的反弯次数;借助三次样条函数,以管材与矫直辊接触点为特征点,拟合出了管材在辊系中的弯曲形态。基于所获得的函数,可以获得任意位置处的弯曲曲率;对某一微梁段的反弯弹复过程进行循环迭代,计算出管材微梁段的最终残余曲率,进而得到最终的管材矫后的直线度精度。通过与现场矫直数据对比,证明该模型能够可靠地预测六斜辊矫直精度,为科学合理的设定矫直参数奠定了理论基础。     

棒材二辊矫直过程曲率的全流程定量解析

为了摸清棒材斜辊矫直过程中各曲率的变化规律,应用小曲率平面弯曲弹复理论以及棒材弯曲弹复的曲率方程式,实现棒材一次反弯弹复的计算模型,基于棒材每旋转半周反弯一次的规律以及上一次弹复后的残余曲率认为是下一次弯曲的原始曲率,建立棒材全流程二辊矫直过程弯曲弹复模型,获得整个矫直过程中原始曲率、弯曲曲率、弹复曲率以及残余曲率的演变过程,得到棒材最终的残余曲率.应用该理论模型对现场生产过程进行了计算,与现场结果一致,验证了理论模型的正确性.应用所建立的理论模型对不同直径、不同材料屈服强度、不同原始挠度的棒材矫直过程分别进行分析,获得了不同来料参数情况下矫直过程的变形规律.该模型可以为二辊矫直机辊型优化设计与工艺参数计算提供理论依据.      

中厚板热矫直机压下模型

矫直机压下模型主要由入、出口矫直辊的压弯量设定和矫直辊的弯辊量设定组成.根据梁的弹塑性弯曲理论,矫直辊的压弯量应该由作用在板材上的反弯挠度来确定,即通过确定弹复挠度、残余挠度而得到反弯挠度,从而得到矫直辊的压弯量;矫直辊的弯辊量由最大原始曲率及入口板件厚度的塑性变形层深度来确定.研究结果表明计算值与实际设定值较吻合.     

拉矫机带钢反弯曲率的计算方法

对于拉伸矫直机,带钢在矫直机辊子上的曲率半径的计算尤为重要,只有确定了该曲率半径,才能进一步计算带钢的反弯曲率、弹复曲率和残留曲率,进一步计算带钢的平直度。假定带钢在矫直辊上的曲线为抛物线,给出带钢反弯曲率半径的计算方法,并且进一步讨论矫直辊辊子直径的计算方法。     

薄壁管材多斜辊等曲率矫直工艺方案与实现

针对薄壁管材在连续矫直过程中矫直方案与等曲率矫直辊弯曲半径难以定量确定的实际问题。基于多斜辊统一矫直机理与薄壁管材弹复方程建立了等曲率矫直辊统一曲率半径的判断方法,提出了最小统一曲率半径的搜索方法,针对不同初始弯曲程度的薄壁管材给出了具体矫直方案,其中对于无法一次统一的具有大初始变形的管材提出了先预弯曲再统一后矫直的方法,确定了薄壁管材可矫直判断条件,采用VB开发程序通过算例证明了上述方法的有效性,发现了若针对某一初始弯曲半径的统一曲率半径存在则其并不唯一必在一定范围之内,同时发现初始曲率半径在一定范围内的管材无法应用二斜辊实现曲率统一。     

平行压下辊式板材矫直机参数分析

根据弹塑性弯曲理论,给出了辊式矫直机压下量与反弯曲率的数学模型,从而计算了平行压下辊式矫直机矫直过程中的残余曲率分布,确定了给定精度要求所需的最小辊数。     

棒材二辊矫直机变曲率辊型优化

基于目前棒材矫直生产现场出现的高直线度精度与优质棒材表面质量要求不能同时满足的问题,提出了一种变曲率辊型设计方法,矫直辊辊型由多段曲率均匀变化的弧线相切连接而成,且曲率从两端到中间按照给定的值均匀增大,从而达到改善表面质量的目的;基于空间几何与弹塑性弯曲弹复力学理论,建立棒材二辊矫直过程的全流程曲率分析模型,应用该理论对现场的辊型与工艺参数进行了验证,矫直精度一致;通过对给定不同曲率范围的辊型矫直过程进行连续弯曲弹复分析,获得了优化变曲率辊型设计的原则,即变曲率范围能够矫直产品大纲中所有规格棒材并且弯曲曲率余量合理,既能实现矫直又能考虑到矫直辊磨损等带来的弯曲曲率减小的实际情况;对该辊型矫直棒材的过程进行了数值方法验证,可得棒材的矫后直线度为0.54 mm/m,满足生产现场1 mm/m的要求。结果表明,该辊型设计方法可以适应棒材矫直的需要。     

六辊薄壁管材矫直机参数设计与仿真分析

以原有的六斜辊矫直机为基础进行了辊型的改进,将第二对的双曲线辊型设计为凹凸辊,并针对薄壁管特性设计相应的辊型参数。在以往矫直机设计中,矫直辊的压下行程和压下量都是人工调整,这就大大降低了工作效率,而且矫直精度也不是很高。通过在压下系统中安装伺服机构可以实现自动补偿机架变形,保证机架能稳定工作,从而使被矫直的薄壁管材具有较高的矫直精度。通过对原有矫直力学模型的分析和计算,建立一种适合等曲率反弯辊型的力学简化模型。在ANSYS有限元软件中模拟薄壁管材的矫直过程,进行了管材变形仿真分析。通过仿真分析判断薄壁管材在矫直过程中能否正常运转。     

6+2管材矫直机辊型曲线设计与矫直精度分析

为了改进管材矫直机的矫直质量,以材料力学和金属弹塑性理论为基础,深入研究了普通六辊矫直机和二辊矫直机的矫直过程,反映出六辊矫直机存在空矫区,不能矫直管材头尾,对此提出了一种新型复合管材矫直机,即6+2管材矫直机,可以实现管材全长高精度矫直。通过Matlab求解辊型曲线,并绘制了相应的辊型图,通过理论计算得出了辊型曲线的理想矫直精度。采用有限元软件Marc建立了6+2管材矫直机的有限元模型,并对整个矫直过程进行模拟。在理论分析和数值计算的基础之上,分析了具有一定原始曲率的管材在矫直后的直线度和圆度,证明了此矫直机的矫直能力,为提高管材矫直质量提供了一种新型矫直机。     

弹性芯理论对正确制定矫直规程的作用

简要介绍了矫直反弯曲率半径的计算过程,研究了弹性芯理论,得出了条材(包括棒材,板材,型材,带材)弯曲隐患与弹区比之间的函数关系曲线,通过该曲线选择合适的弹区比来控制弯曲隐患的大小,从而确定反弯半径并制定正确的矫直规程,提高矫直精度和产品质量.     

矫直工艺对Zr-Sn-Nb系合金管材氢化物取向的影响

核反应堆包壳管的氢化物取向因子会较大程度的影响其力学性能和使用性能。为此,使用6辊精密管材矫直机对?10 mm的Zr-Sn-Nb系合金成品管材进行矫直实验,研究辊缝值、弯曲量及矫直辊角度对其氢化物取向因子的影响。采用X射线衍射技术分析矫直管材的残余应力,采用光学显微镜观察高压釜渗氢试样的氢化物分布,并通过评级软件检测氢化物取向因子(Fn~(40°))。结果表明:辊缝值、弯曲量及矫直辊角度均对矫直后管材的残余应力有显著影响,并且管材氢化物取向因子随着残余应力的增大而增大。当辊缝值≥10 mm,弯曲量≤4.2 mm,矫直辊角度在31.5°～33.5°之间时管材残余正应力≤35.6 MPa,切应力≤37.8 MPa,此时氢化物取向呈周向或接近周向,氢化物取向因子满足技术要求。     

小断面管材二辊矫直机压扁量分析

 压扁加反弯矫直是提高小断面管材矫直精度的有效方法,针对矫直过程中压扁量不易确定的问题,利用大型非线性有限元软件建立小断面管材二辊矫直过程的三维弹塑性有限元模型,研究了不同压扁量时接触长度、矫直力、残余应力、直线度和椭圆度的变化情况。经综合分析后给出合理的压扁量取值范围为0.45~0.70 mm。现场试验结果表明,参考此压扁量取值范围来调节辊缝可以得到很好的矫直效果,减少了辊缝调节时间。     

Principle of Multi-roller Straightening Process and Quantitative Resolutions of Straightening Strategies

The multi-roller straightening process of section steel is analyzed by the springback theory of small curva- ture plane bending. The theoretical analysis results prove the curvature unification in straightening process and clear- ly reveal the principle of the multi-roller straightening process. The principle can be described as~ the initial curva- tures are reduced by several times anti-bendingl meanwhile the initial curvature differences are diminished and the residual curvatures are unified~ finally, the member after curvature unification is straightened by the last anti-ben- ding. With the plastic region ratios becoming larger, the initial curvatures are more easily unified in straightening process. Based on the plastic region ratios and the required number of roller systems for unifying the initial curva- tures, the large deformation straightening strategy and the small deformation straightening strategy are redefined. The new definition provides an important theoretical basis for setting reliable reduction rules. Through the theoretical analysis results, a new straightener design philosophy is proposed to improve the straightening quality and further increase the adjustment precision as well as the flexibility of the last roller system. The adjustable end roller emerges as the times required, achieving a good effect in practical application.     

Simplified calculation of the bending torques of steel sheet and the roller reaction in a straightening machine

In the straightening of steel sheet, it is necessary to calculate the optimal reduction of the steel blank by the working rollers of the straightening machine so that the sheet produced has the minimum residual stress and curvature. In the simulation of sheet straightening in multiroller machines, the curvature and bending torques of the steel sheet at contact points with the working rollers are first calculated and then the straightening forces are determined. In straightening steel sheet, it is important to calculate the forces in the multiroller straightening machine. Such calculations are based on determination of the reaction of the roller bearings and the forces at the upper and lower working-roller cassettes in straightening. With insufficient bending torque, it is impossible to eliminate harmful residual stress and surface defects in the sheet. Extreme roller torques and forces at the roller cassettes often lead to defects of the sheet, fracture of the working and supporting rollers, and failure of the straightening machine. In the present work, an approximate method is proposed for calculation of the optimal cold-straightening parameters of the steel sheet in a multiroller machine. The calculations permit determination of the curvature of the neutral plane in the sheet on straightening, the residual curvature of the sheet after straightening, the bending torque and the reaction of the working-roller bearings, the residual stress in the sheet, the penetration of the plastic deformation into the depth of the steel sheet, and the relative deformation of the longitudinal surface fibers of the sheet on straightening as a function of the radius of the working rollers, the distance between the rollers of the straightening machine, the reduction of the sheet by the upper rollers, the sheet thickness, and its properties (Young’s modulus, yield point, and strengthening modulus). The results may be widely used at manufacturing and metallurgical plants.     

辊式矫直过程弯辊量对边浪影响的仿真分析

针对辊式矫直过程建立具有边浪特征的带钢有限元仿真模型,通过对比现场工况实测矫直力与有限元模型计算所得的矫直力,得到二者误差在10%以内,验证了有限元模型的精度。分别采用原始曲率补偿法和塑性变形层增加法确定了4种弯辊量设定方案。采用上述方案对浪高为20 mm的带钢进行矫直,对比矫直后带钢平直度情况,得出按最高浪采用原始曲率补偿法计算得到的弯辊量矫直效果最优。同时随着弯辊量的加大,矫直力也随之增加,为现场边浪矫直过程提供了依据。     

二辊矫直机凹辊辊形设计

 针对某钢厂新引进的棒材二辊矫直机的辊子需要国外进口,成本昂贵的问题,在对矫直过程中残余曲率的变化规律及辊形计算方法研究的基础上,结合有限元计算,通过分析塑性变形以及矫直后的棒材平直度,对弯曲曲率进行修正,得出相应辊形并进行有限元模拟,直到矫直后的棒材平直度达到要求,进而得出合理的凹辊辊形。该辊形与实测的辊形进行对比,基本一致。     

曲梁理论在矫直应变计算中的应用

 针对笔者开发并于目前广泛应用的连铸坯固定辊连续矫直技术,采用曲梁理论对矫直应变进行了研究。针对某钢厂直弧形板坯连铸机的连续弯曲、矫直改造,计算了矫直曲线曲率以及坯壳固液相界面处的矫直应变,并与原来使用的多点矫直的结果进行了对比和分析。研究表明采用曲梁理论计算矫直应变的方法是合理的,现场实际应用效果表明通过采用连续矫直技术降低矫直应变的速率对提高连铸坯质量以及产量都有很重要的意义。     

18－8型不锈微型工字钢的矫直与设备参数

１８－８型不锈微型工字钢因断面小和两个方向尺寸的相对接近而产生严重的双向弯曲，加之该材料的高强化系数（η＝０．２５），使普通的单向弯曲矫直方法很难保证矫直精度，故确定采用立辊组与水平辊组联合的双向辊式弯曲矫直新方案。文中同时推荐了带微张力的拉伸弯曲矫直新工艺。     

基于配合辊系的楔形板矫直工艺

 采用常规矫直辊系矫直楔形板严重降低了楔形板矫直范围和效率，为了提高楔形板矫直厚度范围和矫直质量，提出了一种基于配合辊系（大直径矫直辊系和小直径矫直辊系）的楔形板矫直方法。首先研究了配合辊系矫直机辊径、辊距与楔形板矫直效果的关系，设计了楔形板矫直机配合辊系，给出了矫直工艺方案；然后给出了配合辊系矫直楔形板的分区原则，基于有限元法建立了基于配合辊系的楔形板矫直过程有限元模型，仿真结果与实测结果一致，验证了有限元模型的正确性；最后对基于配合辊系的楔形板矫直过程进行仿真，计算了常规辊系和配合辊系下楔形板矫直力及残余应力，分析了不同板厚分区对楔形板矫直效果的影响，结果表明，配合辊系设计方案适合楔形板矫直过程且矫直效果较好。