六斜辊管材矫直过程精度解析

摘要：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.     

中厚板辊式矫直过程弯辊作用分析

 为了进一步提高中厚板产品矫直质量,采用弹塑性差分的曲率积分方法,分析了弯辊对矫直效果的影响,研究了弯辊量与压下量的关系,为建立中厚板辊式矫直过程的弯辊设定模型奠定了基础。计算结果表明,为了使板材矫直后的残余曲率和残余应力最小化,施加弯辊时要考虑入口压下量的影响。单从降低残余曲率的角度考虑,小压下量和大压下量下都可以施加负弯辊,但正弯辊只适用于小压下量。从控制宽度方向残余应力的角度考虑,正弯辊施加于小入口压下量时弯辊作用明显,为了消除正弯辊对厚度方向残余应力的不利作用,采用正弯辊时入口压下量不宜过大。施加弯辊会增加矫直力,因此设定弯辊量时要考虑矫直机能力的限制。研究发现了弯辊对塑性变形率的影响规律：负弯辊出现了使塑性变形率随着入口压下量的增加而减少的阶段,正弯辊可消除塑性变形率为零的阶段。     

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。     

中厚板热矫直过程中曲率的解析

建立了中厚板热矫直过程中曲率解析的数学模型,采用数值算法快速、稳定地解析了该模型。研究结果表明：前几辊与轧件之间的接触角受原始曲率影响较大,随着轧件的前进,这种差别逐渐减小最后趋于一致,而矫直轨迹受原始曲率的影响较小;具有不同原始曲率的轧件在相同辊系压下量作用下的残余曲率都趋近于0;矫直过程中厚度方向的反弯和残余应力分...     

基于曲率积分的Q235/S304复合板矫直压下量分析

根据弹塑性弯曲理论,利用曲率积分理论进行压下量的计算。建立双金属复合板在矫直过程中的三维动态有限元模型,通过仿真分析复合板在矫直过程中不同压下规程下纵向位移的变化规律以及对残余应力的影响。研究表明,矫直过程中,初始道次消除部分初始浪形,适当增大后续道次的反弯会很大程度上减小矫直后板材的凸度,板材残余应力较小且分布较均匀,矫直后复合板材的平直度符合国家标准。     

Zr-4成品包壳管矫直工艺的优选研究

采用压力矫直和弯曲矫直两种矫直工艺进行Zr-4成品包壳管加工,并对矫直后管材的直线度、外径变化量和氢化物取向因子进行对比分析,重点研究了纯反弯弯曲矫直法对管材矫直质量的影响,探讨适合实际生产的矫直工艺。研究表明,在适当的弯曲量下,采用纯反弯弯曲矫直工艺能够确保氢化物取向因子控制在标准范围内,同时获得良好的直线度和管材表面质量。     

棒材二辊矫直机辊型曲线与矫直精度分析

 为了改进二辊棒材矫直机矫直质量,从弹塑性弯曲理论出发,用Matlab求解双曲线和三曲率二辊矫直机辊型曲线,并绘制相应的辊型图。分别计算了双曲线和三曲率辊型曲线的矫直精度,结果表明三曲率辊型曲线矫直精度高于双曲线辊型曲线的矫直精度。综合考虑棒材的弹塑性变形,基于有限元MARC平台,根据具体实例建立了棒材二辊矫直弹塑性模型,并对其矫直过程进行模拟,分析了棒材在矫直过程中各种参量的变化。对比分析不同辊型下棒材矫直效果,三曲率辊型矫直效果要好于双曲线辊型,可为实际生产提供理论指导。     

辊式矫直过程弹塑性弯曲数学模型

 为了完整和精确地计算辊式矫直过程,根据钢板和矫直机相应的初始条件和边界条件,采用曲率变化量积分的方法,建立了基于Prandtle Reuss增量理论的三维弹塑性弯曲解析数学模型。并分析了厚度08 mm的钢板矫直过程的变形行为,比较了计算曲率和实验曲率,误差在1 mm-1左右。该模型可以精确地计算辊式矫直过程的曲率,预测残余应力和板形,为全面分析辊式矫直过程提供技术支撑,对实际生产具有一定的指导意义。     

基于虚拟支点与曲线拟合的板带矫直机力能参数模型

 反弯曲率是矫直力计算过程中关键且难以确定的参数,矫直力的确定需要反弯曲率。根据虚拟支点概念,确定了力能参数理论模型;再利用中性层上下顶点处的位置,用曲线拟合的方法确定出了板材在矫直过程中的反弯曲率;将反弯曲率导入理论计算模型可得出矫直力。使用此方法并依据某钢厂热轧横切生产线中2号矫直机（11辊辊式矫直机）的工艺参数,计算出了矫直力的大小。结果表明利用该方法可以比较准确地计算矫直力。     

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。     

辊式板带矫直机压下量的计算和设定

在研究矫直辊间板带弯曲挠度的基础上,给出了压下调整量的计算方法,建立了基于反向弯曲挠度和弹复曲率计算弯曲力矩的方法,更便于考虑材料的强化和矫直机的型式及调整方案,对矫直机的设计和生产具有实际应用价值。