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第8期 王向丽等：张力计的辊高差对板形检测精度的影响 .1073. 产生力差值△Fs:此力差值并不是由于板形不良所 造成的，而是因为高、低辊面与带材的接触情况不同 所造成，因而构成板形检测误差 辊高差的概念是由西马克德马格公司提出 的，在进行板形检测之前，将各分段辊圆周上的标 记点（出厂前已标记好）转至最上面，选择此处母线 中点作为检测代表点，各分段辊检测代表点在竖直 方向上的相对高度差称为辊高差，假设共个分段 辊，各分段辊检测点高度G,(=12…,)不绝对 图4带材张力计的三维ANSYS有限元模型 相同，则分段辊i的辊高差为△h,=G,一G,所有 Fig 4 3D finite elmentmodel of the strip and TML 辊的最大辊高差为△hr=Gmx一Gm' 为了保证张力计的板形检测精度，该公司将辊 模型建立过程有以下几个关键方面：(1)考虑 高差标定值确定为△hm=0.030mm,即使用前必须 到结构的对称性，取结构的一半建立模型.带材采 将所有分段辊的辊高差调整在0.030mm以内. 用0LD45网格数量为88580个；张力计网格数量 2分段辊辊高差对板形检测精度影响的有 为363378个，其中8000个为S0LD95,其余为 限元分析 S0LD45.(2)建模时将分段辊辊高差体现为分段 辊的半径差.(3)带材和分段辊的接触以及传感器 2.1张力计带材有限元模型 上表面和支撑件的接触区网格划分较密，接触算法 建立张力计带材的整体三维ANSYS有限元模 采用Augnented Lagrange Method摩擦因数设置为 型，如图4所示 0(4)有限元分析的常量及变量分别见表1和2 表1有限元分析常量 Table 1 Constants of finite elment analysis 高温带材(900℃) 张力计 活套角， 弹性模量， 泊松比， 宽度， 弹性模量， 泊松比， 辊半径， 辊宽， 辊间隙/ 0/() EMPa Ws /mm 辊数 EMPa R/mm W,hmm mm 15000 0.35 1660 206000 0.28 122.5 100 30 13 25 表2有限元分析变量 排列，每一组高低辊位置又分为五种情况，具体如 Table 2 Variables of finite ekment analysis 图所示， 带材厚度， 平均张应力， 张力计辊高差， 2.3结果分析 h/mm 6MPa △h,jhmm 2.3.1不同高低辊位置对板形检测精度的影响 1234 010.35 0.0150.030,0.045 当取0=25，带厚h=1mm,带材平均张应力 2.2辊高差相同、高低辊位置不同时的模型分组 o=8.275MPa辊高差△hx=0.030mm高低辊分 在实际应用中，进行分段辊的辊高差调整时，只 布情况按2.2节分组时，得到各情况下各分段辊传 要各辊高差在0.030mm以下即可，对于具体辊高差 感器受到的带材作用力F结果表明：对于任意一 数值及其高低辊所在位置并无进一步要求，为了分 种情况，初始状态的带材只与高辊面接触，不与低辊 析辊高差相同、高低辊所在位置不同对检测精度的 面接触，低辊传感器不受带材作用力作用：在带材具 影响，在有限元分析中，按照高低辊位置的分布特 有一定平均张应力之后，各低辊辊面上的局部带材 点，对高低辊位置进行分组如下：设辊高差△hx= 由初始不与辊接触状态变为接触状态，使各低辊的 0.030mm高辊半径取理论值R=122.5mm,低辊半 传感器也检测到带材作用力，但各低辊对应F值比 径取R-△hx=122.5-0.03=122.47mm共13个 各高辊的F要小.尤其需要注意的是：对于第12 辊，高低辊所处位置和数量按总体规律的不同进行 组，F值最小的低辊位置与F值最大的高辊位置 分组：第1组总体按高一低一高排列，第2组总 是相邻的，辊高差导致的各传感器受到带材作用力 体按低一高一低排列，第3组总体按高低间隔” 的最大差△Fsm以及对应的板形检测误差见表3.第 8期 王向丽等： 张力计的辊高差对板形检测精度的影响 产生力差值 ΔＦＳ；此力差值并不是由于板形不良所 造成的而是因为高、低辊面与带材的接触情况不同 所造成因而构成板形检测误差． 辊高差的概念是由西马克--德马格公司提出 的．在进行板形检测之前将各分段辊圆周上的标 记点 （出厂前已标记好 ）转至最上面选择此处母线 中点作为检测代表点各分段辊检测代表点在竖直 方向上的相对高度差称为辊高差．假设共 ｎ个分段 辊各分段辊检测点高度 Ｇｉ（ｉ＝12…ｎ）不绝对 相同则分段辊 ｉ、ｊ的辊高差为 Δｈｉｊ＝Ｇｉ—Ｇｊ所有 辊的最大辊高差为 Δｈｍａｘ＝Ｇｍａｘ—Ｇｍｉｎ． 为了保证张力计的板形检测精度该公司将辊 高差标定值确定为 Δｈｍａｘ＝0∙030ｍｍ即使用前必须 将所有分段辊的辊高差调整在 0∙030ｍｍ以内． 2 分段辊辊高差对板形检测精度影响的有 限元分析 2∙1 张力计--带材有限元模型 建立张力计--带材的整体三维 ＡＮＳＹＳ有限元模 型如图 4所示． 图 4 带材--张力计的三维 ＡＮＳＹＳ有限元模型 Ｆｉｇ．4 3ＤｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｔｒｉｐａｎｄＴＭＬ 模型建立过程有以下几个关键方面：（1） 考虑 到结构的对称性取结构的一半建立模型．带材采 用 ＳＯＬＩＤ45网格数量为 88580个；张力计网格数量 为 363378个其中 8000个为 ＳＯＬＩＤ95其余为 ＳＯＬＩＤ45．（2） 建模时将分段辊辊高差体现为分段 辊的半径差．（3） 带材和分段辊的接触以及传感器 上表面和支撑件的接触区网格划分较密接触算法 采用 ＡｕｇｍｅｎｔｅｄＬａｇｒａｎｇｅＭｅｔｈｏｄ摩擦因数设置为 0．（4） 有限元分析的常量及变量分别见表 1和 2． 表 1 有限元分析常量 Ｔａｂｌｅ1 Ｃｏｎｓｔａｎｔｓｏｆｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ 高温带材 （900℃ ） 张力计 弹性模量 Ｅ／ＭＰａ 泊松比 μ 宽度 ＷＳ／ｍｍ 弹性模量 Ｅ／ＭＰａ 泊松比 μ 辊半径 Ｒ／ｍｍ 辊宽 Ｗｒ／ｍｍ 辊间隙／ ｍｍ 辊数 活套角 θ／（°） 15000 0∙35 1660 206000 0∙28 122∙5 100 30 13 25 表 2 有限元分析变量 Ｔａｂｌｅ2 Ｖａｒｉａｂｌｅｓｏｆｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ 带材厚度 ｈ／ｍｍ 平均张应力 σ／ＭＰａ 张力计辊高差 Δｈｉｊ／ｍｍ 1234 0～10∙35 0∙0150∙0300∙045 2∙2 辊高差相同、高低辊位置不同时的模型分组 在实际应用中进行分段辊的辊高差调整时只 要各辊高差在 0∙030ｍｍ以下即可对于具体辊高差 数值及其高低辊所在位置并无进一步要求．为了分 析辊高差相同、高低辊所在位置不同对检测精度的 影响在有限元分析中按照高低辊位置的分布特 点对高低辊位置进行分组如下：设辊高差Δｈｍａｘ＝ 0∙030ｍｍ高辊半径取理论值 Ｒ＝122∙5ｍｍ低辊半 径取 Ｒ—Δｈｍａｘ＝122∙5—0∙03＝122∙47ｍｍ共 13个 辊．高低辊所处位置和数量按总体规律的不同进行 分组：第 1组总体按 “高－低－高 ”排列第 2组总 体按 “低－高－低 ”排列第 3组总体按 “高低间隔 ” 排列每一组高低辊位置又分为五种情况具体如 图 5所示． 2∙3 结果分析 2∙3∙1 不同高低辊位置对板形检测精度的影响 当取 θ＝25°带厚 ｈ＝1ｍｍ带材平均张应力 σ＝8∙275ＭＰａ辊高差 Δｈｍａｘ＝0∙030ｍｍ高低辊分 布情况按 2∙2节分组时得到各情况下各分段辊传 感器受到的带材作用力 ＦＳ．结果表明：对于任意一 种情况初始状态的带材只与高辊面接触不与低辊 面接触低辊传感器不受带材作用力作用；在带材具 有一定平均张应力之后各低辊辊面上的局部带材 由初始不与辊接触状态变为接触状态使各低辊的 传感器也检测到带材作用力但各低辊对应 ＦＳ值比 各高辊的 ＦＳ要小．尤其需要注意的是：对于第 1、2 组ＦＳ值最小的低辊位置与 ＦＳ值最大的高辊位置 是相邻的．辊高差导致的各传感器受到带材作用力 的最大差 ΔＦＳ--ｍａｘ以及对应的板形检测误差见表 3． ·1073·