六辊轧机辊系轧辊接触疲劳损伤模型研究

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轧辊作为轧钢生产线上的关键设备,其性能的好坏不仅对轧制带钢的板型及表面质量具有重要影响,也在一定程度上决定着生产成本。由于在服役期间轧辊承受循环交变应力,所以轧辊会产生疲劳损伤;当轧辊疲劳损伤累积达到一定值时,轧辊表层或次表层会发生一定的点蚀、剥落,因此轧辊需要采用定期换辊下机修磨的方式去除一定厚度的疲劳损伤层,同时恢复辊面粗糙度值。由于现场技术人员缺乏对轧辊接触疲劳本质认识,以经验确定磨削量和换辊周期的轧辊使用维护方法难以达到降低辊耗、提升轧制带钢品质、提高轧制生产效率的目的,不仅轧辊的使用寿命会随之降低,材料的经济使用价值不能充分发挥,造成资源浪费的同时也增加了生产成本,不符合现代工业降能减耗的绿色发展理念。因此通过系统地研究轧辊接触应力分布和接触疲劳损伤累积,合理地确定轧辊修磨量具有重要意义。本论文以某厂1450产线作为研究对象,通过建立辊系接触计算影响函数模型及轧辊接触疲劳损伤计算模型,对轧制过程中轧辊的疲劳损伤及关键工艺参数对轧辊损伤的影响进行研究。论文的主要研究内容及结果如下:(1)根据弹性变形理论,以影响函数法为基础建立了某厂1450六辊轧机辊系的接触计算模型,编制了六辊轧机辊系接触应力计算的影响函数法计算程序并对辊间接触应力进行了计算,得到的轧辊接触压力沿轴向分布呈“鞍型”;同时将计算结果与Abaqus软件仿真结果进行比较验证了所建立的六辊轧机辊系接触计算模型的正确性与精确性。(2)将轧辊接触应力计算模型与Manson-Coffin多轴疲劳损伤累积模型结合,建立了六辊轧机轧辊的接触疲劳损伤计算模型,利用Matlab语言编制了轧辊接触疲劳损伤度计算程序并对辊身接触疲劳损伤度分布进行了理论计算。结合现场下机后轧辊的疲劳损伤硬化分布测试结果验证了所建立的六辊轧机辊系轧辊疲劳损伤累积计算模型的合理性。(3)在建立的六辊轧机辊系轧辊疲劳损伤模型的基础上,计算了不同关键工艺参数情况下辊身的接触疲劳损伤度分布,分析并得到了各关键工艺参数对六辊辊系中轧辊损伤分布的影响规律。论文研究内容结合现场实际,所建立的六辊轧机辊系接触计算模型和轧辊损伤度计算模型对指导现场合理的评估轧辊损伤情况和准确的计算并确定下机磨削量和换辊周期具有重要的指导意义。
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