CN104668313A - 一种七辊厚板矫直机辊缝调整方法 - Google Patents

Abstract

一种七辊厚板矫直机辊缝调整方法，包括如下步骤：l₁、l₂、l₄、l₆、l₇分别对应是1号导辊(矫直辊)、2号工作辊(矫直辊)、4号工作辊(矫直辊)、6号工作辊(矫直辊)和7号导辊(矫直辊)的调整量。3号工作辊(矫直辊)的弹复曲率带入各个公式，分别计算出1号导辊(矫直辊)、2号工作辊(矫直辊)、4号工作辊(矫直辊)、6号工作辊(矫直辊)和7号导辊(矫直辊)的调整量。本发明对不同规格的钢板的初始矫直工艺参数的确定更加便利、快捷，能一定程度的减少实际矫直过程中辊缝值调整的工作量，提高了矫直生产效率。

Description

一种七辊厚板矫直机辊缝调整方法

技术领域  本发明涉及一种矫直机辊缝调整方法。

背景技术  机械设备制造、大型船舶及海上平台制造等领域对厚板的需求越来越大，而且要求的板形精度也越来越高，而厚板在生产，储存和运输中有难免会产生各种各样的板形缺陷。通过厚板矫直机的矫直，可以减小或消除上述产生的缺陷，且辊式矫直机具有连续生产，效率高的优点。它的不足之处：采用通用的计算模型，忽略了进出口辊距的不同，计算精度不高，确定出的辊缝初始值一般需要经过多次矫直调试才能达到最佳矫直效果，效率较低。

发明内容  本发明的目的是提供一种对不同规格的钢板的初始矫直工艺参数的确定更加便利、快捷，能一定程度的减少实际矫直过程中辊缝值调整的工作量，提高了矫直生产效率的七辊厚板矫直机辊缝调整方法。

本发明的七辊厚板矫直机辊缝调整方法：

以下l₁、l₂、l₄、l₆、l₇分别对应是1号导辊(矫直辊)、2号工作辊(矫直辊)、4号工作辊(矫直辊)、6号工作辊(矫直辊)和7号导辊(矫直辊)的调整量。3号工作辊(矫直辊)和5号工作辊(矫直辊)，是固定的，不作调整。

$l_1=\frac{t_1{t}_2}{48}(\frac{2{\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}}-3{\mathrm{\ξ}}_3\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3});$

$l_2=\frac{t_2}{8}(\frac{{2t}_1-t_2}{3}\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}+{\mathrm{\ξ}}_3\frac{t_2}{4}\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}-\frac{t_2{\mathrm{\σ}}_s}{6\mathrm{hE}});$

$l_4=\frac{t_2}{48}[\frac{t_2}{2}({\mathrm{\ξ}}_3\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}+\frac{{2\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}})+({2t}_1-t_2)(\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}+x_h{x}_{\mathrm{\σ}}\frac{{2\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}})];$

$l_6=\frac{t_2}{8}(x_h{x}_{\mathrm{\σ}}\frac{{2t}_1-t_2}{3}\frac{{2\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}}+\frac{t_2}{4}\frac{{2\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}}-{\mathrm{\ξ}}_3\frac{t_2}{12}\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3});$

$l_7=\frac{t_1{t}_2}{48}({\mathrm{\ξ}}_3\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}-\frac{{6\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}}).$

其中，x_h——板厚影响系数；

x_σ——强度影响系数；

t₁——导辊辊距，t₁＝600mm；

t₂——中间各辊辊距，t₂＝520mm；

σ_s——钢板屈服强度，300MPa—700MPa；

h——钢板板厚，30mm-75mm；

E——钢板弹性模量，根据钢板材料的不同，E可取不同的值；

ξ₃——考虑大变形程度的系数，ξ₃为2.5；

——3号工作辊(矫直辊)的弹复曲率。

所述3号工作辊(矫直辊)的弹复曲率可由方程：

$\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}=[3-{\left(\frac{\frac{{2\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}}}{\frac{1}{r_0}+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}}\right)}^2](1-\mathrm{\η})\frac{{\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}}+\mathrm{\η}(\frac{1}{r_0}+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3})---\left(1\right)$

通过迭代得方法求得。

其中，σ_s——钢板屈服强度，300MPa—700MPa；

h——钢板板厚，30mm-75mm；

E——钢板弹性模量，根据钢板材料的不同，E可取不同的值；

——钢板原始曲率，取

η——钢板材料强化系数，根据钢板材料的不同，η可取不同的值。

所述板厚影响系数x_h，根据实际需要矫直的钢板厚度，其具体取值可从板厚度影响系数x_h取值曲线中读出；

所述强度影响系数x_σ，根据实际需要矫直的钢板的屈服强度，其具体取值可从强度影响系数x_σ取值曲线中读出。

本发明与现有技术相比：对不同规格的钢板的初始矫直工艺参数的确定更加便利、快捷，能一定程度的减少实际矫直过程中辊缝值调整的工作量，提高了矫直生产效率。

附图说明

图1为本发明适用的矫直机辊系分布图；

图2为板厚影响系数x_h取值曲线图；

图3为强度影响系数x_σ取值曲线图。

具体实施方式

对应钢板弹性模量E＝210000MPa，钢板原始曲率取考虑大变形程度的系数取2.5，钢板材料强化系数取0.2的情况得到所述的板厚影响系数x_h取值曲线和强度影响系数x_σ取值曲线。

实施例1

本实施例选择板厚30mm，屈服强度400MPa的钢板，导辊辊距t₁＝600mm，中间各辊辊距t₂＝520mm，考虑大变形程度的系数取2.5，钢板材料强化系数取0.2。钢板弹性模量E＝210000MPa，根据板厚影响系数曲线，对应h＝30mm的板厚影响系数x_h＝1.11，根据强度影响系数曲线，对应σ_s＝400MPa的强度影响系数x_σ＝0.997。将各参数带入方程式(1)，使用迭代法求得再根据各辊的调整量计算公式，计算得各辊的调整量分别为：

$l_1=\frac{600\×520}{48}(\frac{2\×400}{30\×210000}-3\×2.5\×0.000398)=-18.58\mathrm{mm};$

$l_2=\frac{520}{8}\left(\begin{array}{c}\frac{2\×600-520}{3}\×0.000398+2.5\×\frac{520}{4}\×0.000398-\\ \frac{520\×400}{6\×30\×210000}\end{array}\right)=13.92\mathrm{mm};$

$l_4=\frac{520}{48}\left[\begin{array}{c}\frac{520}{2}(2.5\×0.000398+\frac{2\×400}{30\×210000})+(2\×600-520)\\ \×(0.000398+1.11\×0.997\×\frac{2\×400}{30\×210000})\end{array}\right]=7.13\mathrm{mm};$

$l_6=\frac{520}{8}\left(\begin{array}{c}1.11\×0.997\×\frac{2\×600-520}{3}\×\frac{2\×400}{30\×210000}+\\ \frac{520}{4}\×\frac{2\×400}{30\×210000}-2.5\×\frac{520}{12}\×0.000398\end{array}\right)=0.35\mathrm{mm};$

$l_7=\frac{600\×520}{48}(2.5\×0.000398-\frac{6\×400}{30\×210000})=3.99\mathrm{mm}.$

其中，1号辊和7号辊为向上调整，2号辊、4号辊和6号辊为向下调整，若计算结果中出现负号则表示向相反方向调整。

实施例2

本实施例选择板厚75mm，屈服强度400MPa的钢板，导辊辊距t₁＝600mm，中间各辊辊距t₂＝520mm，考虑大变形程度的系数取2.5，钢板材料强化系数取0.2，钢板弹性模量E＝210000MPa，根据板厚影响系数曲线，对应h＝75mm的板厚影响系数x_h＝1.99，根据强度影响系数曲线，对应σ_s＝400MPa的强度影响系数x_σ＝0.997。将各参数带入方程式(1)，使用迭代法求得再根据各辊的调整量计算公式，计算得各辊的调整量分别为：

$l_1=\frac{600\×520}{48}(\frac{2\×400}{75\×210000}-3\×2.5\×0.000159)=-7.43\mathrm{mm};$

$l_2=\frac{520}{8}\left(\begin{array}{c}\frac{2\×600-520}{3}\×0.000159+2.5\×\frac{520}{4}\×0.000159-\\ \frac{520\×400}{6\×75\×210000}\end{array}\right)=5.57\mathrm{mm};$

$l_4=\frac{520}{48}\left[\begin{array}{c}\frac{520}{2}(2.5\×0.000159+\frac{2\×400}{75\×210000})+(2\×600-520)\\ \×(0.000159+1.99\×0.997\×\frac{2\×400}{75\×210000})\end{array}\right]=3.18\mathrm{mm};$

$l_6=\frac{520}{8}\left(\begin{array}{c}1.99\×0.997\×\frac{2\×600-520}{3}\×\frac{2\×400}{75\×210000}+\\ \frac{520}{4}\×\frac{2\×400}{75\×210000}-2.5\×\frac{520}{12}\×0.000159\end{array}\right)=0.79\mathrm{mm};$

$l_7=\frac{600\×520}{48}(2.5\×0.000159-\frac{6\×400}{75\×210000})=1.60\mathrm{mm}.$

其中，1号辊和7号辊为向上调整，2号辊、4号辊和6号辊为向下调整，若计算结果中出现负号则表示向相反方向调整。

实施例3

本实施例选择板厚50mm，屈服强度300MPa的钢板，导辊辊距t₁＝600mm，中间各辊辊距t₂＝520mm，考虑大变形程度的系数取2.5，钢板材料强化系数取0.2，钢板弹性模量E＝210000MPa，根据板厚影响系数曲线，对应h＝50mm的板厚影响系数x_h＝1.50，根据强度影响系数曲线，对应σ_s＝300MPa的强度影响系数x_σ＝1.035。将各参数带入方程式(1)，使用迭代法求得再根据各辊的调整量计算公式，计算得各辊的调整量分别为：

$l_1=\frac{600\×520}{48}(\frac{2\×300}{50\×210000}-3\×2.5\×0.000211)=-9.89\mathrm{mm};$

$l_2=\frac{520}{8}\left(\begin{array}{c}\frac{2\×600-520}{3}\×0.000211+2.5\×\frac{520}{4}\×0.000211-\\ \frac{520\×300}{6\×50\×210000}\end{array}\right)=7.39\mathrm{mm};$

$l_4=\frac{520}{48}\left[\begin{array}{c}\frac{520}{2}(2.5\×0.000211+\frac{2\×300}{50\×210000})+(2\×600-520)\\ \×(0.000211+1.50\×1.035\×\frac{2\×300}{50\×210000})\end{array}\right]=3.85\mathrm{mm};$

$l_6=\frac{520}{8}\left(\begin{array}{c}1.50\×1.035\×\frac{2\×600-520}{3}\×\frac{2\×300}{50\×210000}+\\ \frac{520}{4}\×\frac{2\×300}{50\×210000}-2.5\×\frac{520}{12}\×0.000211\end{array}\right)=0.31\mathrm{mm};$

$l_7=\frac{600\×520}{48}(2.5\×0.000211-\frac{6\×300}{50\×210000})=2.31\mathrm{mm}.$

其中，1号辊和7号辊为向上调整，2号辊、4号辊和6号辊为向下调整，若计算结果中出现负号则表示向相反方向调整。

实施例4

本实施例选择板厚50mm，屈服强度700MPa的钢板，导辊辊距t₁＝600mm，中间各辊辊距t₂＝520mm，考虑大变形程度的系数取2.5，钢板材料强化系数取0.2，钢板弹性模量E＝210000MPa，根据板厚影响系数曲线，对应h＝50mm的板厚影响系数x_h＝1.50，根据强度影响系数曲线，对应σ_s＝700MPa的强度影响系数x_σ＝0.987。将各参数带入方程式(1)，使用迭代法求得再根据各辊的调整量计算公式，计算得各辊的调整量分别为：

$l_1=\frac{600\×520}{48}(\frac{2\×700}{50\×210000}-3\×2.5\×0.000323)=-14.89\mathrm{mm};$

$l_2=\frac{520}{8}\left(\begin{array}{c}\frac{2\×600-520}{3}\×0.000323+2.5\×\frac{520}{4}\×0.000323-\\ \frac{520\×700}{6\×50\×210000}\end{array}\right)=11.22\mathrm{mm};$

$l_4=\frac{520}{48}\left[\begin{array}{c}\frac{520}{2}(2.5\×0.000323+\frac{2\×700}{50\×210000})+(2\×600-520)\\ \×(0.000323+1.50\×0.987\×\frac{2\×700}{50\×210000})\end{array}\right]=6.49\mathrm{mm};$

$l_6=\frac{520}{8}\left(\begin{array}{c}1.50\×0.987\×\frac{2\×600-520}{3}\×\frac{2\×700}{50\×210000}+\\ \frac{520}{4}\×\frac{2\×700}{50\×210000}-2.5\×\frac{520}{12}\×0.000323\end{array}\right)=1.76\mathrm{mm};$

$l_7=\frac{600\×520}{48}(2.5\×0.000323-\frac{6\×700}{50\×210000})=2.65\mathrm{mm}.$

其中，1号辊和7号辊为向上调整，2号辊、4号辊和6号辊为向下调整，若计算结果中出现负号则表示向相反方向调整。

目前在厚板矫直领域内，对于确定矫直机辊缝的初始调整值还没有具体的定量方案，只能凭经验给定辊缝初始值，然后再根据矫直效果，对辊缝值作出进一步的调整。本发明为厚板矫直时矫直机的初始辊缝调整量的确定提供了理论依据，减少了凭经验确定辊缝初始值时的盲目调整过程，提高了生产效率。并且上述实施例均经过了有限元方法的验证，矫直后钢板的平直度达到了1mm/m以内的水平，对于指导厚板的矫直生产具有重要意义。

Claims (1)

1.一种七辊厚板矫直机辊缝调整方法，其特征在于：以下l₁、l₂、l₄、l₆、l₇分别对应是1号导辊(矫直辊)、2号工作辊(矫直辊)、4号工作辊(矫直辊)、6号工作辊(矫直辊)和7号导辊(矫直辊)的调整量，3号工作辊(矫直辊)和5号工作辊(矫直辊)，是固定的，不作调整，

$l_1=\frac{t_1{t}_2}{48}(\frac{{2\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}}-{3\mathrm{\ξ}}_3\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3});$

$l_2=\frac{t_2}{8}(\frac{{2t}_1-t_2}{3}\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}+{\mathrm{\ξ}}_3\frac{t_2}{4}\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}-\frac{t_2{\mathrm{\σ}}_s}{6\mathrm{hE}});$

$l_4=\frac{t_2}{48}[\frac{t_2}{2}({\mathrm{\ξ}}_3\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}+\frac{{2\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}})+({2t}_1-t_2)(\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}+x_h{x}_{\mathrm{\σ}}\frac{{2\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}})];$

$l_6=\frac{t_2}{8}(x_h{x}_{\mathrm{\σ}}\frac{{2t}_1-t_2}{3}\frac{{2\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}}+\frac{t_2}{4}\frac{{2\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}}-{\mathrm{\ξ}}_3\frac{t_2}{12}\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3});$

$l_7=\frac{t_1{t}_2}{48}({\mathrm{\ξ}}_3\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}-\frac{{6\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}});$

其中，x_h——板厚影响系数；

x_σ——强度影响系数；

t₁——导辊辊距，t₁＝600mm；

t₂——中间各辊辊距，t₂＝520mm；

σ_s——钢板屈服强度，300MPa—700MPa；

h——钢板板厚，30mm-75mm；

E——钢板弹性模量，根据钢板材料的不同，E可取不同的值；

ξ₃——考虑大变形程度的系数，ξ₃为2.5；

——3号工作辊(矫直辊)的弹复曲率；

所述3号工作辊(矫直辊)的弹复曲率可由方程：

$\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}=[3-{\left(\frac{\frac{{2\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}}}{\frac{1}{r_0}+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}}\right)}^2](1-\mathrm{\η})\frac{{\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{hE}}+\mathrm{\η}(\frac{1}{r_0}+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3})---\left(1\right)$

通过迭代得方法求得；

其中，σ_s——钢板屈服强度，300MPa—700MPa；

h——钢板板厚，30mm-75mm；

E——钢板弹性模量，根据钢板材料的不同，E可取不同的值；

——钢板原始曲率，取

η——钢板材料强化系数，根据钢板材料的不同，η可取不同的值；

所述板厚影响系数x_h，根据实际需要矫直的钢板厚度，其具体取值可从板厚度影响系数x_h取值曲线中读出；

所述强度影响系数x_σ，根据实际需要矫直的钢板的屈服强度，其具体取值可从强度影响系数x_σ取值曲线中读出。