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1、北京科技大学本科生毕业设计（论文）摘要冷轧带钢是钢铁工业的主干产品，应用于国民经济各部门，其在金属材料总产量中所占的比例也在不断地提高。随着汽车、家电、轻工制造业等自身自动化水平的提高，对冷轧板带产品的板形精度提出了越来越严格的要求。本文以某宽带钢UCM六辊冷轧机为研究对象，开展了UCM轧机力学行为与板形控制性能研究，完成的主要工作如下：(1) 结合生产实际建立了UCM六辊冷轧机辊系弹性变形有限元模型。采用大型通用有限元软件ANSYS的APDL语言，建立了可参数化修改的UCM六辊轧机辊系变形有限元模型，提高了有限元模型仿真计算的适应性。 (2) 仿真分析了宽带钢UCM六辊冷轧机板形控制特性。利
2、用所建立的辊系弹性变形有限元模型，分析了工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊横移及轧制力等因素对轧机的力学行为及板形控制性能的影响，在大量的仿真计算及数据分析的基础上，揭示了辊间压力分布、辊缝凸度调节域、辊缝横向刚度等反应轧机力学行为和板形控制性能的指标的变化规律，为寻找均匀辊间压力分布改善板形的途径提供了可靠的理论依据；(3) 提出了UCM六辊冷轧机中间辊新辊形。针对生产现场的板形缺陷和轧辊剥落等问题，通过理论研究和仿真分析，提出了兼顾板形控制能力和防止轧辊剥落的新中间辊辊形，并分析了其板形控制性能。关键词：六辊轧机，有限元法，力学行为，板形控制，辊形宽带钢UCM六辊冷轧机力学行为与板形控制性能M
3、echanical Behavior and Shape Control Performance of Wide Strip UCM Six-high Cold Rolling MillsAbstractCold-rolled steel is the backbone of the iron and steel industry products, applied to all sectors of the national economy, and its proportion of metallic materials production has been improved. With
4、 the automotive, home appliances, light manufacturing improving their level of automation, stringent requirements on the shape accuracy cold-rolled plate and strip products is increasing. One UCM six-high cold mill is the object，that is used to carry out the research on mechanical behavior and shape
5、 control performance. Main researching contents are as follows: (1) Combined with the production of the actual establishment of the UCM six-high cold mill, a parametric static model of roll cluster of six-high mill was established. Use large general-purpose finite element software ANSYS-APDL to modi
6、fy the parameters of the UCM department of the six-high mill roll deformation finite element model and made the finite element model of the adaptive simulation better.(2) Analysis the shape control performance. Established by the use of roll elastic deformation finite element model, an analysis of w
7、ork roll bending, roll bending the middle and intermediate roll shifting, factors such as the rolling force of the mill and the mechanical behavior of shape control performance, in a large number of simulation and data analysis based on revealed the inter-roll pressure distribution, roll gap adjustm
8、ent crown domain, the horizontal stiffness of joints, such as roller mill mechanical response and performance of shape control of changes of indicators, in order to find a uniform pressure distribution between rolls ways to improve the shape provides a reliable theoretical foundation for modifying t
9、he technical process parameters and searching the routines to improve strip shape quality.(3) Putting forward a new middle roll contour. Site for the production of plate-shaped defects and roll off and so on, through theoretical studies and analysis, putting forward a new middle roll contour to bala
10、nce the shape control performance and prevent roll peeling, and an analysis of the of their shape control performance .Key Words：Six-high mill, Finite element, Mechanical behavior, Shape control, Roll contour目录摘要1Abstract2引言11冷轧带钢板形控制研究综述21.1板形及板形影响因素21.1.1板形的基本概念21.1.2 横截面外形21.1.3 带钢平坦度31.1.4 浪形的生成
11、过程41.1.5 影响板形的主要因素51.2冷轧带钢轧机及板形控制技术61.2.1 冷轧带钢轧机现状61.2.2 板形控制技术91.3研究背景及主要内容101.3.1 研究背景及意义101.3.2 研究意义111.3.3研究目标及主要内容131.4 本章小结132 UCM轧机六辊辊系三维有限元模型的建立142.1 有限单元法的基本知识142.1.1 结构离散化142.1.2 单元分析142.1.3 整体分析152.2 辊系有限元模型的建立152.2.1 假设条件152.2.2 模型简化162.2.3实体单元的选取与划分172.2.4接触单元的选取与划分182.2.5约束与加载182.2.6 仿
12、真工况的确定192.3 本章小结193UCM六辊冷轧机力学行为分析203.1辊系的弹性变形理论203.1.1 轧辊的弹性挠曲203.1.2 轧辊弹性压扁253.2 辊间压力分析303.2.1支持辊与中间辊辊间压力分析303.2.2 工作辊与中间辊辊间压力分析313.2.3 辊间压力分布不均匀度系数333.3 本章小结354 UCM六辊冷轧机板形控制性能分析364.1 承载辊缝形状364.2 辊缝凸度调节域384.3 辊缝横向刚度404.4 本章小结425新辊形技术方案及其板形控制性能435.1 轧辊辊形设计准则435.2 新辊形方案的提出435.2.1新中间辊端部多项式辊形设计445.2.2
13、新中间辊端部辊形参数445.3 新旧辊形方案的辊间压力分布对比465.3.1 支持辊与中间辊辊间压力分布对比465.3.2 中间辊与工作辊辊间压力分布对比495.3.3 采用新辊形后辊间压力分布不均匀度系数525.4 新旧辊形方案轧机板形控制性能对比545.4.1 承载辊缝形状对比545.4.2 辊缝凸度调节域对比555.5 本章小结56结论57参 考 文 献58附 录 1 外文文献61附 录 2外文文献翻译62在 学 取 得 成 果63致谢646- -北京科技大学本科生毕业设计（论文）引言钢铁工业是一个国家的支柱产业，随着科学技术的日益发展，生产力水平的不断提高，对带钢的产品质量提出了越来越
14、苛刻的要求。带钢的产品质量主要包括性能、厚度、板形和表面情况等，其中，板形与厚度是决定带钢几何精度的两大指标。板形主要包含带钢平坦度、横截面凸度和边部减薄量3 项内容。目前，厚度控制技术已经能够将纵向厚度偏差稳定地控制在成品厚度1%或5m 甚至2m 的范围以内，而横截面凸度和边部减薄量则一般控制在1020m 的水平。80 年代以来，随着汽车、家电等轻工业的发展，工业用户对板形平坦度的要求越来越高，原来的平坦度20I 就可以接受，而现在的要求则是10I 甚至5I。板形控制技术就是针对板形影响因素所引起的辊缝形状变化而进行相应补偿的技术。为了获得良好的板形，人们起初是从工艺上着手，通过设定初始辊缝
15、形状，改变轧制规程及调整热凸度等方法进行了种种尝试，然而这些调节手段都普遍存在着响应速度慢，不能实现在线的即时控制等不足之处，而且对于异常板断面如局部高点等缺陷的控制几乎无能为力。鉴于这种情况，人们的眼光开始转向了轧机本身，从设备的结构出发，开发设计出装备有各种执行机构的板形控制轧机，如HC轧机、UC轧机、PC轧机、CVC轧机等。六辊轧机由于其刚度的稳定性和高效率的板形控制能力，使它自20世纪70年代问世以来就得到了较快的发展及应用。UCM六辊轧机目前已成为冷轧薄板的主流机型之一。它主要通过中间辊弯辊、中间辊移动和工作辊弯辊三种装置进行板形控制，因而可以减少工作辊直径，减少轧制负荷，增大道次压下量。随着六辊轧机的广泛使用，人们希望对其控制性能有更深层次的认识，并且各主要控制手段如何合理分配以达到最优的控制效果，是迫切需要解决的问题。对轧制过程的准确理论解析是进行生产和控制的基本前提件。研究典型工况下轧机的力学行为与辊缝形状，对带钢板形控制有重要意义。1冷轧带钢板形控制研究综述1.1板形及板形影响因素1.1.1板形的基本概念目前，描述带钢板形的两个最重要的指标
