熱軋輥在線修磨理論及技術研究.pdf

1、在線磨輥技術是指在軋制過程中即可對軋輥進行修磨而無需將其從軋機上拆下來的新技術，應用此技術的在線磨輥機(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)的熱軋在線磨輥機比較成熟，并具有一定的代表性。國內對此項技術還處于研究階段，未形成自主的知識產權。 基于此背景下，東北大學與寶鋼合作開展了新型在線磨

2、輥機的方案設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設計方案的研究，提出了輥形檢測的新方法，進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，其結構設計由原來的被動式、5磨頭改為主動式、2磨頭的新型結構。新型ORG還突破了三菱重工ORG的杯形砂輪結構，采用薄平形砂輪型式，提高了抗振性和砂輪壽命。 (2)應用

3、有限元分析法對新型ORG的上架系統(tǒng)和下架系統(tǒng)的關鍵零部件進行了結構分析和強度校核，確保了安全儲備。 (3)引入機械系統(tǒng)動力體系研究法，借助于ADAMS動力學分析仿真軟件，建立虛擬樣機，運用狀態(tài)空間法建立了整機的動力學模型。 (4)通過對其關鍵零部件的模態(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進行了抗振性研究。 (5)對使用剛性砂輪的ORG磨削進行了幾何學分析和建模。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磨削的運動接觸弧長度作了詳細的分析，推導得出杯形砂輪端面磨削的接觸弧長度的表達式。 (6)對使用彈性砂輪的ORG磨削進行了簡單的幾何學分析和建模，分別對磨削接觸線和砂輪參與磨削面積作了分析計算。并運用直角坐標分析法和極坐標分析法，推導出砂輪磨削寬度和磨削接觸線長度的公式。 同時也進行了新型ORG系統(tǒng)的砂輪彈性系數分析，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)采用模擬現場的方式對使用CBN砂輪的軋輥磨削性能進行了試驗研究。 試驗分析了軋輥轉速、砂輪轉速以及進給速度對磨削力、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)和數學模型，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。應用傳遞函數方法，建立了整個檢測系統(tǒng)的數學模型；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。 (10)針對新型ORG在線檢測系統(tǒng)設計原理性試驗方案和試驗臺，進行了模擬現場的軋輥修磨在線檢測試驗，并對試驗數據進行了處理分析，結果表明系統(tǒng)達到了實際使用的