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UCM轧机是在HC轧机基础上发展起来具有较强板形控制能力的冷轧薄板轧机,并在我国大型钢铁工业生产中得到广泛应用。UCM轧机借助于中间辊轴向移位技术能够得到高刚度辊缝以提高轧机的板形控制稳定性,并可在一定条件下达到改善冷轧薄板边降的目的。但是在现有辊形配置下,由于中间辊的轴向移动,辊间易出现接触压力尖峰,严重时导致轧辊辊面剥落,与此同时,轧机存在显著的带钢板形质量难题。因此,开展UCM六辊冷轧机辊形与板形控制研究具有重要理论意义和实际价值。本文以某1500mmUCM冷轧机为研究对象,主要研究内容如下:
(1)利用所建立的辊系弹性变形有限元模型分析了UCM六辊冷轧机力学行为及板形调控特性。采用ANSYS有限元软件建立了UCM冷轧机三维辊系变形有限元模型,通过分析工作辊弯辊、中间辊弯辊和中间辊横移等因素对轧机性能的影响,揭示了辊间压力分布、辊缝凸度调节域和辊缝横向刚度等反应轧机力学行为和板形控制性能指标的变化规律,为寻找均匀辊间压力分布和改善板形的途径提供了可靠的理论依据。
(2)设计了双机架UCM六辊冷轧机中间辊新辊形。利用UCM轧机中间辊窜辊特性结合生产实际设计了新圆弧倒角辊形,在圆弧倒角宽度和深度范围内对辊形曲线进行优化并提出了三类辊形曲线;仿真分析表明优化的中间辊辊形能够明显提高轧机的板形控制能力和改善辊间接触状态,研究结果为开展UCM轧机中间辊新辊形实验提供了理论依据。
(3)设计了与中间辊辊形相配套的VCR-Cam支持辊辊形。新辊形的使用消除了支持辊辊身端部的接触压力尖峰,明显降低了辊间压力分布不均匀度,同时提高了轧机横向刚度和弯辊力调节效率,增强了轧机的凸度和平坦度控制能力。
(4)开展了以第1机架中间辊新辊形为主要内容的综合试验研究。试验数据表明:带钢相对比例凸度在0.9~1.1之间的比例由原来的55.2%提高到75.4%,工作辊弯辊使用值由原来的60t降至30t,降幅达到50%,不仅带钢的平坦度有所改善而且减小了由于过度施加弯辊力带来的能耗。