拉弯矫直变形过程与力能参数研究

论文摘要

平直度是衡量冷轧带材产品质量的重要指标之一,随着用户对带材平直度要求的不断提高,带材平直度的控制和改善显得日益重要。拉弯矫直技术是消除带材板形缺陷,改善带材质量的重要途径。由于拉弯矫直过程涉及拉弯、弹复等多方面问题,变形十分复杂,如何准确的、定量的描述这一变形过程成为关键。因此对其展开研究,具有重要的理论和实际意义。本选题来源于宝钢集团不锈钢板生产线上的拉弯矫直机项目。考虑到带钢的精整设备---拉弯矫直机到目前为止尚没有系统的设计理论,设备严重依赖进口的现状,结合实际生产中存在的矫直区平均张力值偏大这一具体问题,分别在理想弹塑性平面应变假设和线性强化弹塑性平面应变假设条件下,考虑任意初始板形缺陷（初始残余应力）的影响,详细分析带材拉弯矫直的变形过程,推导出不同应力分布型式的带材中性层偏移量以及延伸率的计算公式,得到了带材整体产生塑性延伸的边界条件,对带材的拉弯矫直过程的延伸率与张力和弯曲曲率半径的关系进行了探讨和研究,并以得到的矫直区平均张力为初始条件对拉弯矫直机进行力能参数计算。本文实现了考虑任意初始板形缺陷的带材拉弯的定量分析,通过对拉弯矫直变形过程的详细分析,提出了拉弯矫直区平均张力的精确计算方法,并且建立了拉弯矫直机力能参数的计算方法。本文的研究为拉弯矫直机新设备设计和旧设备改造提供了理论依据,为今后的研究工作奠定了一定的理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 矫直工艺与矫直设备简介
• 1.2 带材矫直技术的发展概况
• 1.2.1 传统带材矫直技术及其局限性
• 1.2.2 拉弯矫直技术产生的背景及特点
• 1.3 拉弯矫直技术的研究现状
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 课题来源和研究目的及意义
• 1.5 课题主要研究内容
• 第2章 带材拉弯矫直技术
• 2.1 弯曲变形与曲率及弯矩的关系
• 2.1.1 弯曲变形与曲率
• 2.1.2 弯曲变形与弯矩
• 2.2 拉弯矫直机的组成结构
• 2.3 拉弯矫直原理的分析与研究
• 2.4 带材的板形质量分析
• 2.4.1 板形的概念
• 2.4.2 常见几种板形缺陷模式及其表示方法
• 2.4.3 板形质量改善的途径
• 2.5 考虑带材初始残余应力分布的重要性
• 第3章 平面应变带材拉弯矫直变形过程分析
• 3.1 带材纵向条元的分割模型和应力、应变函数
• 3.1.1 几种基本假设
• 3.1.2 纵向条元的分割模型
• 3.1.3 应力函数和应变函数的转化关系
• 3.2 平面应变问题的基本描述和应力分布形式
• 3.2.1 平面应变问题的基本描述
• 3.2.2 平面应变问题的应力分布型式
• 3.3 带材拉弯矫直的变形过程
• 3.3.1 带材纵向条元一次拉弯单侧塑性变形过程
• 3.3.2 带材纵向条元一次弯曲双侧塑性变形过程
• 3.4 带材中性层偏移量的分析计算
• 3.4.1 理想弹塑性平面应变带材
• 3.4.2 线性强化弹塑性平面应变带材
• 3.5 带材中间层纵向应变（延伸率）的分析计算
• 3.5.1 带材延伸率的计算方法
• 3.5.2 理想弹塑性平面应变带材
• 3.5.3 线性强化弹塑性平面应变带材
• 3.6 带材应力分布的边界条件
• 3.7 带材产生塑性延伸的边界条件
• 3.7.1 理想弹塑性平面应变带材
• 3.7.2 线性强化弹塑性平面应变带材
• 第4章 矫直区平均张力的分析与计算
• 4.1 带材弯曲辊处包角的计算
• 4.1.1 理论包角
• 4.1.2 实际包角
• 4.2 带材弯曲曲率半径的计算
• 4.3 弯曲弹复的计算
• 4.4 弯矩卸载阶段及弯矩再加载过程分析
• 4.4.1 第一次弯矩卸载阶段分析
• 4.4.2 带材二次加载与一次加载的不同之处
• 4.5 延伸率与张力和弯曲曲率的关系
• 4.5.1 理想弹塑性平面应变带材
• 4.5.2 线性强化弹塑性平面应变带材
• 第5章 张力辊打滑与力能参数研究
• 5.1 弯曲辊辊径的计算
• 5.1.1 经验计算法
• 5.1.2 理论计算法
• 5.2 弯曲辊处带材张力的计算
• 5.2.1 带材通过第一个弯曲辊时的入口张力
• 5.2.2 考虑张力损失时带材的张力
• 5.3 张力辊几何尺寸计算
• 5.3.1 张力辊辊径及辊身尺寸计算
• 5.3.2 张力辊处的包角计算
• 5.4 柔韧体的欧拉公式
• 5.5 张力辊力能参数设计计算
• 5.5.1 电动状态下张力辊的张力及弯矩
• 5.5.2 发电状态下张力辊的张力及弯矩
• 5.6 张力辊处带钢打滑的分析与防治
• 5.6.1 电动状态下带钢的打滑分析
• 5.6.2 发电状态下带钢的打滑分析
• 5.7 有压辊的张力辊力能参数计算
• 5.7.1 电动状态下张力辊的张力及弯矩
• 5.7.2 发电状态下张力辊的张力及弯矩
• 5.8 四辊张力辊组力能参数计算
• 5.8.1 前张力辊组
• 5.8.2 后张力辊组
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢