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带钢经冷轧及退火后,还要通过光整机进行小变形光整,以消除屈服平台、改善机械性能,同时控制带钢的表面形貌和板形。由于光整是决定成品带钢板形的最后一道工序,因此提高光整机的板形控制能力对于改善冷轧带钢的板形质量具有重要意义。
光整机的辊形设计和辊系弹性变形特性是光整板形控制研究的关键要素,也是冷轧带钢板形控制领域不可或缺的重要部分。本文针对马钢1#热镀锌线光整机存在的板形不稳定、因板形缺陷造成的降级品率和彩涂基料回退率一直较高的突出问题,从现场测试、理论分析、上机试验及应用方面开展了系统的研究,发现了光整机在辊形加工、熟辊形、轧辊磨损及弯辊使用等方面存在的问题;结合该光整机的设备工艺特点,研究了光整机的辊系弹性变形特性,提出了新的辊形配置方案,完成了从方案设计、比较实验到生产应用的全过程工作,取得板形改善、生产过程稳定性提高的明显效果。本文在以下几方面取得了有价值的研究成果:
⑴在对辊形设计一般理论进行分析的基础上,提出了基于板形最优化的光整机支持辊辊形设计的一般原则,并给出了基于板形最优化的光整机支持辊辊形设计流程,在一定的基础上完善了辊形设计理论,并为本文的支持辊辊形设计提供了理论依据。
⑵对光整机辊系弹性变形过程的影响因素进行了分析,并比较了目前计算辊系弹性变形的软件,采用了二维变厚度程序作为光整机辊系弹性变形计算的工具,并对二维变厚度程序进行了消化,概括了二维变厚度程序计算光整机辊系弹性变形的过程。建立了光整机辊系变形模型,指出了光整机板形调控性能的评价指标,为光整机支持辊辊形设计提供了理论依据。
⑶在对马钢1#热浸镀锌生产机组进行分析的基础上采用遗传算法设计了VCL支持辊辊形,通过有限元对设计的VCL支持辊进行了仿真分析,并对比了使用平辊支持辊和使用VCL支持辊的板形调控效果,从仿真结果可以看出,在机组常见的1200mm宽度规格的情况下,承载辊缝横向刚度能力提高了13.60%,弯辊力调控功效提高了27.67%,承载辊缝调节域也有了明显的放大,辊间接触压力不均匀度减低了44.6%,即机组的板形调控性能有了明显的提高,辊间接触压力不均匀有了明显改善。从理论上验证了使用VCL支持辊辊形的优点。
⑷为了实现VCL支持辊辊形的在线应用,根据马钢1#热浸镀锌机组的实际情况,提出了VCL支持辊辊形的磨削方法,开发了高次辊形地磨削程序,实现了在普通磨床上磨削高次辊形曲线,为厂里磨削复杂的高次曲线积累了一定的经验。通过VCL支持辊的上机使用,大大改善了支持辊的磨损情况,提高了机组的板形质量,降低了机组的辊耗;上机前后的板形情况对比证明了本文针对马钢1#热浸镀锌机组光整机支持辊辊形设计的实用性,为厂里创造了显著的经济效益。