1780-F5轧机带板轧制刚度的理论和数值计算(3)

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第二章：轧机的相关知识，主要包括结构和受力情形等；

第三章：轧机建模所需相关软件的应用；

第四章：有限元原理的简单介绍及具体操作；

第五章：1780-F5轧机的有限元分析过程，包括建模、约束、加载、计算结果，并通过计算结果进行应力应变及刚度的分析，并得出研究理论。

2 轧机工作原理概述

2.1四辊精轧机的发展

18世纪末，英国H. 科特首创水力驱动的二辊轧机；1779 年， J. 皮卡德用蒸汽机驱动轧机，使轧机得到广泛的应用；1848 年，德国发明万能式轧机；1891年，美国钢铁公司创建四辊厚板轧机；1897 年德国成功地应用电动机驱动轧机；到20 世纪，美国J. B. 泰勒斯发明带钢热连轧机组，同期美国又出现宽带冷轧机；30 年代开始有带钢冷连轧机组；50 年代以后，张力和板型控制的大型冷连轧机组得到发展，同期还发明了连续铸坯机，基本上取代了粗轧机，与热连轧机构成联合机组。

四辊轧机是为了解决板、带材厚度和宽度的矛盾而设计的，随着工业技术的不断进步，对板、带材的宽度要求越来越高。如果要轧制宽板、带材，则需要增加辊身长度，轧制力作用于轧辊两端，轧辊中间产生弯曲，导致板、带材厚度不均。为了轧出宽而薄的板、带材，设计了四辊轧机，较粗的支承辊用来限制轧辊

的弯曲变形，较细的工作辊用来减小接触面积，实现较薄材料的轧制[张军良]。

现在板带轧机发展，尤其是为数众多的四辊轧机，出现一种新趋势，即要优先考虑投资效益和产品质量，而不仅仅是高的生产能力。在规划新的板带轧机时，必须考虑下列因素：

①带钢的高质量，即尺寸精度，机械性能、工艺性能和表面质量都要优异。

②产品范围广。

③生产灵活性大。

④作业率高，操作稳定。

⑤全盘自动化。

⑥实行分期建设，以减少基建投资和提高投资效益。

⑦降低操作费用，节省人工、材料和能源。

从70年代到80年代以来，世界上所研制出来的各种新型轧机，除了能满足新时代社会对产品的要求这一特性之外，基本上都是立足于现有四辊轧机的技术改造，比如Hc轧机（High crown Control mill）、K-WRS轧机（Kawasaki steelwork Roll Shifting Mill）、PC轧机、FFC轧机（Flatness Flexibility Control Mill）、VC辊轧机（Variable Crown Mill）、CVC轧机[王邦文]。源.自/751·论\文'网·www.751com.cn/

2.2轧机的组成

轧机由主电机、主传动和主机座（工作机座）组成 (图2) 。主电机在需要调速时使用直流电机，不需要调速时使用同步或异步（带飞轮）交流电机。主机座由机架、轧辊、轴承座、压下装置和平衡装置等组成（图3）。机架是承受轧延力的部件, 闭式机架有较好的刚度, 但开式机架换辊较方便。轧辊是轧延金属的部件, 辊身为工作部分, 轴头用于传动。板材轧辊的辊身形状称为辊型，型材轧辊的轧槽称为孔型。压下装置用来调节轧辊的压下量。高速带材轧机的厚度自控常由液压压下装置来完成。平衡装置用于消除压下螺丝等处游隙的影响，以免受载时产生冲击。板带轧机的主机座中还设有液压弯辊装置，在辊颈施加附加弯矩而使辊身产生附加挠度，以此来控制带材的横向厚度而获得最佳的板型。