带钢带钢矫直辊上矫直力矩计算模型

带钢带钢矫直辊上矫直力矩计算模型

1辊矫直机辊式弯曲机主要用于将曹中的剩余曲线差异的收敛特性，即经过多次交替的弹塑性弯曲后，曹中的剩余曲线逐渐平缓，形成单值剩余曲线和平滑曲线。五辊矫直机是辊数最少的矫直机,主要应用在冷轧带钢的连续热镀锌机组,连续退火机组的入口段。主要作用是对带钢头部进行矫直,方便机组穿带。在有色金属的退火机组中,五辊矫直机也有应用,主要是对板带进行全线的粗矫。矫直力矩是矫直机的重要力能参数,直接关系到矫直功率大小的选择,将其计算模型进行对比研究,对提高板带矫直质量具有重要意义。2计算力能参数的成本2.1辊子受力分析五辊矫直机矫直辊上的作用力大小可以通过带钢弯曲变形时所需力矩来计算。矫直辊对带钢的压力等于带钢对辊面的反作用力。根据图1所示,各辊子上的力可根据冷轧带钢断面的力矩平衡条件求出,即上下排辊子总压力为:式中:t-辊距;Mi-第i辊子的弯曲力矩。带钢在第2辊时,压下量较大,带钢处于塑性弯曲,M2为塑性弯曲力矩,M2=Ms;带钢在第4辊时,压下量较小,带钢处于弹性弯曲,M4为弹性弯曲力矩,M4=Mw;带钢在第3辊时,带钢处于弹-塑性弯曲,M3为近似等于Ms和Mw平均值,M3=(Mw+Ms)/2Mw-轧件的屈服力矩;Ms-轧件的塑性弯曲力矩。将以上代入各辊子受力公式可得出:σs-带钢的屈服极限;e-断面形状系数;b-带钢的宽度;h-带钢的厚度;2.2采用归直力计算方法2.2.1弹性弯曲试验基于以下假设条件:(1)带钢在各矫直辊的弯曲变形均为塑性弯曲;(2)弹性弯曲变形对能量消耗不影响;(3)对原始曲率为的轧件,其原始平均曲率为,式中(r0)min的数值,对于钢板,(r0)min=(10~30)/h。得到矫直辊上的矫直力矩计算公式:2.2.2矫直辊上的矫直力基于以下假设条件:(1)除第2辊外,各辊下的相对塑性变形曲率Cpi均是前一辊残余曲率与本辊残余曲率之和,即Cpi=Cri-1+Cri;(2)轧件的原始曲率Cr0与第二辊的反弯曲率Cρ2相等且Cp2是二者之和,即Cp2=Cr0+Cρ2,对于瓢曲或带有单、双边波浪形的钢板,推荐Cp2=10;仅有波浪形弯曲的钢板Cp2=4.5~6。(3)第3辊的反弯曲率等于第2辊,Cρ3=Cρ2,弹复曲率Cy3=e=1.5,所以Cp3=Cρ2+Cr3=Cρ2+Cρ3-1.5=Cp2-1.5(4)从第3辊开始,各辊下的Cpi值线性递减,Cpn-1=1,;得到矫直辊上的矫直力矩计算公式:式中:D-矫直辊直径;a-塑性变形折算系数,2.2.3塑性变形渗透率k塑带钢发生弹塑性弯曲变形,为确定弹性区和塑性区的边界,引入塑性变形渗透率k塑,表示塑性区占整个截面的比值,0≥k塑≤1;对于矫直机第2辊的k塑最大,k2=0.8~0.62.矫直机总的塑性系数2.3电机传动功率曲线矫直机传动功率包括三部分,一部分是使带钢塑性变形所需的矫直功率N塑,第二部分是上下工作辊轴承处摩擦消耗功率N摩1,第三部分是轧件与辊面滚动摩擦消耗功率N摩2。式中:V-矫直速度,m/s;η-电机传动效率,η=0.7~0.85;Mk-使冷轧带钢产生塑性变形的矫直力矩,kN·m;ΣP-各辊压力之和,kN;f-辊子与冷轧带钢的滚动摩擦系数,钢板取f=0.0002m;μ-辊子轴承的摩擦系数,滚动轴承μ=0.005;滚针轴承μ=0.01;滑动轴承μ=0.05~0.07;d-辊子轴承中径,m。综上,冷轧带钢塑性变形矫直力矩Mk和各辊子上的总压力ΣP与矫直机主传动电机功率计算有直接关系。ΣP的大小对于指定辊数的矫直机是个定值,Mk由不同的计算方法得到不同的计算值,直接影响传动电机功率的选择。3算法2:cp2+2.25已知某钢厂连续热镀锌机组,机组的工艺参数具体为:冷轧带钢的屈服极限σs=800MPa;带钢宽度b=700mm~1250mm;带钢厚度h=0.2mm~1.6mm;带钢矫直速度V=1m/s;辊子轴承中径d=100mm。(1)计算方法一:小变形矫直方案的残余应力曲率最大值(2)计算方法二:对于瓢曲或带有单、双边波浪形的钢板,Cp2=10;塑性折算系数仅有波浪形弯曲的钢板Cp2=4.5~6,塑性折算系数a=0.45n(Cp2-0.35)-0.225Cp2+2.25=3.825~6.86(3)计算方法三:总的塑性系数,得到矫直辊上的矫直力矩计算公式:将上面三种方法得到的矫直力矩结果代入矫直机传动功率计算公式,分别得到:N1=4.07kW;N2=19.15kW当Cp2=10时,N3=66.2kW,当Cp2=4.5~6时,N3=17.7~31kW。对于被矫直的带钢原料一般不会存在瓢曲或带有单、双边波浪形这种严重的板型缺陷,故Cp2=10计算的传动功率偏大。第一种方法计算的结果要比另外两种计算结果小得多,这是因为小变形矫正方案只能在矫直机上部分实施,对于五辊矫直机以大变形方案为主,并且1/r0的选值对矫直力矩的计算结果影响很大,我们1/r0取值为最大原始曲率的一半,以平均原始曲率计算,导致结果偏小。第二种计算方法与第三种计算方法,原理相同,只是塑性变形的系数a和塑性渗透率k塑取值方法不同,从传动功率的计算结果看,第二种计算结果在第三种计算结果范围之内(Cp2=4.5~6)。4与实际电机功率计算比较钢厂连续热镀锌机组五辊矫直机的实际传动功率为22kW,应用效果完全满足工艺要求,由此可知,根据第二种算法计算的结果与实际电机功