十五辊组合矫直机辊系优化方法

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1、第４０卷第６期西安建筑科技大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４０　Ｎｏ．６２００８年１２月Ｊ畅Ｘｉ′ａｎＵｎｉｖ．ｏｆＡｒｃｈ．＆Ｔｅｃｈ．（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｄｅｃ．２００８十五辊组合矫直机辊系优化方法１，２１２王效岗，马勤，黄庆学（１．兰州理工大学材料科学与工程学院，甘肃兰州７３００５０；２．太原科技大学材料科学与工程学院，山西太原０３００２４）摘要：十五辊组合矫直机针对高强度板设计，其核心技术是在高强薄板矫直时，采用平行矫直方案和辊系间张力技术，提高了矫直机的矫直精度，扩大了矫直板材的材料强度范围．通过对影响矫直压下量的参数进行分析研究，论证在组合矫直

2、机中实施平行矫直方案的可行性，并在此基础上，建立组合矫直大小辊系参数优化目标、优化约束条件，通过数值计算方法得出了组合矫直机可取辊系参数系列．关键词：矫直；组合；优化倡＋中图分类号：ＴＧ３３３．２３　　　　文献标识码：Ａ文章编号：１００６-７９３０（２００８）０６-０８８０-０５．矫直机是中厚板生产过程中的重要设备，用来消除轧制和轧后冷却过程中产生的瓢曲和波浪缺陷，保证板材平直精度、消除残余应力，以符合国家标准或用户要求．随着钢结构件、造船、石油等工业的发［１-６］展，用户对轧件内残余应力、平直度精度提出更高要求．组合矫直机作为热处理矫直机，设在正火或回火热处理线后，用于矫直热处

3、理后不平直的钢板．作为第三代中厚板辊式矫直机重要分枝，各开发厂家的不同而具有不同的形式．十五辊矫直机主要为高强度冷板设计，可以提高了矫直机的矫直精度，扩大了矫直板材的材料强度范围．本文通过对影响矫直压下量的参数分析基础上，研究了组合矫直机辊系参数和矫直方案，对中厚板组合矫直机设计和矫直工艺确定具有指导意义．１　十五辊组合矫直机在矫直材料的范围确定的情况下，矫直机的辊距在一定范围内选取，不能过大，则被矫板材塑性变形小，不能保证矫直质量；不能过小，矫直力增大，辊系承载能力下降，接轴承载能力下降，设备容易破坏．因此，一定辊系参数的矫直机其矫直范围是一定的，并且随着板材的屈服强度提高，矫

4、直范围指标（板材最大矫直厚度／最小矫直厚度）降低．在被矫板材屈服强度为６００ＭＰａ时，矫直板材最大矫直厚度／最小矫直厚度约为３∶１．为设备节约投资，变辊距变辊径组合矫直机是合理的选择．在设计变辊距变辊径矫直机时，辊系参数的选取是设计成败的关键．不锈钢热处理用十五辊组合矫直机辊系参数如图１所示，工作辊系由８个小直径辊、６个大直径辊和１个中间过渡辊组成．工作辊系下排工作辊前４个可整体微量调整，可根据不同板厚采用不同辊数参与矫直．当矫正薄板时，全部工作辊参与矫正，此时相当于１５辊矫正机，当矫正厚板时，下排工作辊前四个调整到低位，此时相当于７辊矫正机．２　平行矫直方案的可行性通常辊式矫直

5、过程采用矫直辊压弯量递减、轧件交替弯曲的矫直方案．采用这种矫直方案，在矫直倡收稿日期：２００７-１２-２６　　修改稿日期：２００８-１０-１２基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０５７５１５５）；山西省科技攻关资助项目（２００７０３１１２３-０３）；新世纪人才支持计划资助项目（ＮＥＣＴ-０５-０２６８）作者简介：王效岗（１９７６-），男，山西交城人，讲师，博士研究生，从事冶金机械研究．第６期王效岗等：十五辊组合矫直机辊系优化方法８８３过程中，随着矫直板材弯曲曲率的减少，板材在各个矫直辊之间的运动速度将发生变化．而如果矫直辊图１　组合矫直机辊系参数图图２　近似圆形变形曲线的反弯曲

6、率半径几何关系Ｆｉｇ．１　Ｒｏｌｌｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆ１５－ｒｏｌｌｓｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｌｅｖｅｌｌｅｒＦｉｇ．２　Ｒｏｌｌ／Ｐｌａｔｅｇｅｏｍｅｔｒｙｉｎｂｅｎｄｉｎｇ集中传动，转速相同，则在板材矫直过程中产生负转矩．负转矩现象将造成板材在矫直辊面上打滑，引起噪音，从而降低了板材的矫直质量．同时随着中厚板轧后控冷等技术采用和高强度合金钢、管线钢等钢种开发，矫直辊的传动扭矩成为薄弱环节，影响了矫直材料屈服强度的扩大．平行矫直方案可以有效的避免负转矩，从而相对提高了矫直机的矫直能力．由于矫直工艺的限制，通常辊式矫直机在中板矫直中不能采用平行矫直方案．具有特殊辊系的十五辊组

7、合矫直机符合平行矫直方案的特点，即在同一压下量，板材在小辊系中能产生矫直质量所需的大变形，同是在大辊系中产生小变形以满足板材最后矫平要求．现在，就是否能同一组合辊系在矫直材料范围内均适用平行矫直方案进行讨论．在薄规格中板矫直时，反弯变形曲率ρw与压下量s可以下推导和假设中近似得到．假设：各个矫直辊处反弯变形取同值；连续弯曲曲线可分为n－２个弯曲单元；单元内弯曲曲线近似看做圆形曲线；各段曲线的连接点位于两矫直辊中间．２２２根据勾股定理可得（２ρw＋h）＝（t／２）＋（２ρw＋（h－