熱軋輥在線修磨理論及技術(shù)研究.pdf

1、在線磨輥技術(shù)是指在軋制過程中即可對軋輥進(jìn)行修磨而無需將其從軋機(jī)上拆下來的新技術(shù)，應(yīng)用此技術(shù)的在線磨輥機(jī)(On-line Roll Grinder，簡稱ORG)用來在線修磨軋輥輥形，以使其保持較高的輥形精度和較低的表面粗糙度。日本在該領(lǐng)域的研究比較活躍，其中三菱重工和日立制作所各自開發(fā)的熱軋在線磨輥機(jī)比較成熟，并具有一定的代表性。國內(nèi)對此項技術(shù)還處于研究階段，未形成自主的知識產(chǎn)權(quán)。 基于此背景下，東北大學(xué)與寶鋼合作開展了新型在線磨

2、輥機(jī)的方案設(shè)計以及試驗研究和理論分析工作，完成了寶鋼1580熱軋新型在線磨輥機(jī)設(shè)計方案的研究，提出了輥形檢測的新方法，進(jìn)行了熱軋磨輥在線磨削試驗研究，為投入實際使用提供了理論與技術(shù)參考。本文主要開展了如下的研究工作： (1)確定寶鋼新型ORG系統(tǒng)的磨削方式，其結(jié)構(gòu)設(shè)計由原來的被動式、5磨頭改為主動式、2磨頭的新型結(jié)構(gòu)。新型ORG還突破了三菱重工ORG的杯形砂輪結(jié)構(gòu)，采用薄平形砂輪型式，提高了抗振性和砂輪壽命。 (2)應(yīng)用

3、有限元分析法對新型ORG的上架系統(tǒng)和下架系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和強(qiáng)度校核，確保了安全儲備。 (3)引入機(jī)械系統(tǒng)動力體系研究法，借助于ADAMS動力學(xué)分析仿真軟件，建立虛擬樣機(jī)，運(yùn)用狀態(tài)空間法建立了整機(jī)的動力學(xué)模型。 (4)通過對其關(guān)鍵零部件的模態(tài)分析和砂輪與軋輥間在不同壓靠力作用下砂輪的變形分析，對模擬工況下的虛擬樣機(jī)進(jìn)行了抗振性研究。 (5)對使用剛性砂輪的ORG磨削進(jìn)行了幾何學(xué)分析和建模。對ORG磨削

4、的接觸線長度、磨削寬度和磨削接觸面積作了詳細(xì)的幾何分析，建立了磨削接觸線長度公式。同時也對ORG磨削的運(yùn)動接觸弧長度作了詳細(xì)的分析，推導(dǎo)得出杯形砂輪端面磨削的接觸弧長度的表達(dá)式。 (6)對使用彈性砂輪的ORG磨削進(jìn)行了簡單的幾何學(xué)分析和建模，分別對磨削接觸線和砂輪參與磨削面積作了分析計算。并運(yùn)用直角坐標(biāo)分析法和極坐標(biāo)分析法，推導(dǎo)出砂輪磨削寬度和磨削接觸線長度的公式。 同時也進(jìn)行了新型ORG系統(tǒng)的砂輪彈性系數(shù)分析，分析了新

5、型ORG系統(tǒng)彈性砂輪的砂輪特性對磨削表面粗糙度的影響，分析了影響ORG磨削的主要因素。 (7)采用模擬現(xiàn)場的方式對使用CBN砂輪的軋輥磨削性能進(jìn)行了試驗研究。 試驗分析了軋輥轉(zhuǎn)速、砂輪轉(zhuǎn)速以及進(jìn)給速度對磨削力、工件磨削表面粗糙度、磨削比的影響，并最終獲得能夠得到磨削表面粗糙度Ra≤1.0 μ m，磨削比G≥100的磨削工藝途徑。 (8)研究了新型ORG在線檢測系統(tǒng)和數(shù)學(xué)模型，分析了在線檢測系統(tǒng)的誤差，提出了提高

6、檢測精度的方法與途徑。 (9)研究分析了新型ORG在線檢測系統(tǒng)的動態(tài)特性。應(yīng)用傳遞函數(shù)方法，建立了整個檢測系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；分析了新型ORG檢測系統(tǒng)的特性，并對整個新型ORG檢測系統(tǒng)動態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析，從而為新型熱軋輥在線檢測系統(tǒng)投入實際使用奠定了良好的理論基礎(chǔ)。 (10)針對新型ORG在線檢測系統(tǒng)設(shè)計原理性試驗方案和試驗臺，進(jìn)行了模擬現(xiàn)場的軋輥修磨在線檢測試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理分析，結(jié)果表明系統(tǒng)達(dá)到了實際使用的