地下卷取机卷取过程的有限元动态仿真

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1、笙竖墨武汉科技大学硕士学位论文—————————————————————————————————————————————————一一：：：：：=：=二：5．3卷取1拌带钢过程助卷辊受力情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯335．4卷取1撑带钢过程成型板受力情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯345．5卷取1撑带钢时卷筒表面受力情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯365．6利用仿真分析方法选取合理的带钢后张力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．365．7本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯．39第六章结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．406．1主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．406．2建议与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．40参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．44攻读硕士期间发表论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯45武汉科技大学硕士学位论文第1页第一章绪论1

3、．1课题研究背景现代热轧带钢的生产模式是连续化成卷生产，而且热轧主轧线中最后一步关键的工序是由卷取机来完成带钢的卷取。将板带材卷绕成卷以及控制轧机出口张力是热轧带钢卷取机两个主要的功能。在实际生产中，卷取机是在振动、高负载、高温、冲击、水及氧化铁皮等恶劣复杂环境下工作，并且卷取机是一个集机械、电器、控制、传动为一体的系统。所以如果卷取机发生故障，则会严重影响到产品的质量，例如所卷成的带卷会出现划伤、松卷、头端压痕、边浪等严重质量问题。这些问题会导致热轧生产不能顺利进行，甚至还会对整个生产线造成严重影响。经过长期带钢生产实践总结出的经验，各

4、钢铁企业清楚地认识到了轧机生产能力的发挥好坏跟卷取机的工作状态好坏有着直接的关系【l’2J。由于产能过剩目前国内钢铁产品的销售存在很大的压力，因此钢铁厂应该以当前的市场结构为导向，提高市场上需求量比较大的钢铁产品的产量，比如集装箱板、抗酸洗的管线钢、汽车板材(高强度汽车大梁钢)、低温高强的车轮钢等。此外，对抗拉强度在800兆帕至1000兆帕之间的高强度板带材目前市场需求量越来越大，经济效益前景十分广阔。随着大规格、高强度钢铁产品占有率的不断增加，目前主轧线上的卷取设备已经成为保障正常生产、提高产品质量、提升产品产量、高强度新产品开发的制约

5、瓶颈【3'4】。卷取机卷取过程是一个影响因素非常复杂的非线性变形过程，仅仅依靠人们的生产经验或经过简化的解析研究，很难满足工艺设计的需要。采用实验研究的方法又难以多次再现卷取过程中各种因素的影响规律，而实验结果往往只限于某一品种或某一条件，因此不具备普遍性。利用计算机能够在设备制造之前或者在卷取生产之前模拟卷取过程的变形受力，以代替物理模拟实验和现场试验，避免物理模拟实验的经费投入和现场试验的损失，而且能够方便地再现各种工艺参数对卷取过程的影响，为优化卷取工艺和改进产品精度与性能提供理论依据【5J。1．2课题研究目的地下卷取机主要用于高生

6、产率的热轧宽带钢生产线上，生产实践说明，保证卷取机正常工作对提高轧机的生产率有重要的意义。目前热轧带钢生产中采用得最多的方法是连续化成卷生产，并且带钢的卷取也是由卷取机来完成的热连轧工艺中最后一道非常关键的工序，因此在热连轧主轧线上卷取机是极为重要且必不可少的设备。武汉钢铁集团热轧二分厂2250主轧线，机组设计单位是德国的德马克公司以及西马克公司，是近年来国内最新投产运行的最先进设备之一。为充分利用设备的能力及发挥设备潜能，二分厂积极开展高强度钢材品种的开发(主要开发热连轧板材中抗拉强度大于650兆帕的板材品种)，不过由于卷取机组设计上的

7、种种原因，生产上述品种板材有非常大的第2页武汉科技大学硕士学位论文困难，只有几千吨的年产量。从实践生产中渐渐发现，自动卷取模型的精度比较低并且其覆盖面也不广，甚至一些参数的设置是错误的，没有能够用来借鉴或指导的钢铁产品规格，选取参数的标准不统一，以至于卡钢现象常常发生，产量也相对普通钢铁产品降低了三成左右。这些现象都已成为保障产品质量，提升钢厂产量以及高强度新产品开发的制约瓶颈。因此针对这些现象，利用有限元软件对该套卷取设备卷取带钢进行动态仿真，动态有限元分析方法能够清楚的观察到卷取过程中各个阶段带钢的应力应变情况，通过对不同后张力下带钢

8、卷取过程的分析比较，得到带钢后张力较优的制定值，为卷取机的进一步发展提供新的研究方法。1．3仿真技术在冶金行业上的应用近些年来由于计算机硬件发展迅猛，由此计算机仿真技术也得N,il曼快的发展，