D01:10.13374/i.issn1001t63x.2010.08.033 第32卷第8期 北京科技大学学报 Vol 32 No 8 2010年8月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijing Aug 2010 张力计的辊高差对板形检测精度的影响 王向丽李谋渭张少军陈工边新孝 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要以一种工程应用的张力计为分析对象，建立了存在辊高差的张力计带材三维有限元模型·以辊高差为基本变量，通 过改变高低辊位置、带材厚度及带材平均张应力，得到了不同情况下辊高差导致的板形检测误差值及其分布规律. 关键词热轧机；板形控制：检测误差；有限元法 分类号TG333.7 Effect of the roller -height-difference of tensiom eter loopers on the precision of fla tness m easurem ent WANG Xiang-li LI Mou wei ZHANG Shao-jn CHEN Gong BIAN Xinxiao School ofM echanical Engineering University of Science and Technolgy Beijing Beijng 100083 China ABSTRACT This article took a tensiometer looper durng hot molling as the object of study A threedmensional finite elem entmodel was built for a tensicmeter looperw ith mllerheight-difference and a hot rolling strip Considering mollerheightdifference as a basic var iable the measurement error of flamess caused by mollerheightdifference and its distribution mle under different situations were ob- tained by changing the arrangement of high and low rollers the strip thickness and the average tensile stress of the strip KEY WORDS hot rolling m ills profile contmol measurement erm finite elementmethod 配备高精度的在线板形检侧装置（即板形仪）三家，它们所研发的板形仪的共同特点是：在机械 是实现板形控制系统自动化、提高产品板形质量的 结构上与冷轧用压磁式板形仪和空气轴承式板形仪 关键之一山，对于冷轧带钢、铝带及铝箔，普遍采用 有相似之处，都有一排分段辊，通过一定包角直接与 高精度压磁式板形仪)和空气轴承式板形仪3)； 轧材接触，由此决定了这类热轧板形仪与冷轧板形 对于热连轧带钢，由于板形仪需要工作在高温、高湿 仪具有相似的板形检测原理，都是通过测量轧材传 和高尘的恶劣环境，所以通常采用非接触的光学式 递给各分段辊的力求得轧材横向张应力差分布情 板形仪可.但是，光学式板形仪的最大缺点是：只能 况，国内北京科技大学也提出了自己的热连轧接触 检测表观浪形；当被测带钢处于一定张力下，其相当 式板形仪专利o. 一部分浪形被隐藏，此时带钢的部分板形甚至全部 对于这一类板形仪，各分段辊辊面与带钢的接 板形无法被检测出，造成板形检测误差， 触情况是精确检测板形的关键，因此对各分段辊的 从20世纪70年代末开始，就有国外大型钢铁 相对位置有设计和使用要求，其中最重要的是限制 企业或科研单位进行热连轧接触式板形仪的研发， 各辊面高度差（简称为“辊高差”）MS Denag公 其中成功进行研发和使用的主要有德国赫施 司明确提出要求：当辊高差超过一定量，产生明显板 (H oesch)钢铁公司6-)、韩国浦项(POsC0)钢铁公 形检测误差时，要通过一定装置对辊高差进行检测， 司[8以及德国西马克德马格(SMS Demag))公司 并对各分段辊辊面进行机械调整， 收稿日期：2009-10-14 作者简介：王向丽(1980)，女，博士研究生；李谋谓(1938)，男，教授，博士生导师，Email linow@m。us山edcm第 32卷 第 8期 2010年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．8 Ａｕｇ．2010 张力计的辊高差对板形检测精度的影响 王向丽 李谋渭 张少军 陈 工 边新孝 北京科技大学机械工程学院‚北京 100083 摘 要 以一种工程应用的张力计为分析对象‚建立了存在辊高差的张力计--带材三维有限元模型．以辊高差为基本变量‚通 过改变高低辊位置、带材厚度及带材平均张应力‚得到了不同情况下辊高差导致的板形检测误差值及其分布规律． 关键词 热轧机；板形控制；检测误差；有限元法 分类号 ＴＧ333∙7 Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｒｏｌｌｅｒ-ｈｅｉｇｈｔ-ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｅｎｓｉｏｍｅｔｅｒｌｏｏｐｅｒｓｏｎｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆ ｆｌａｔｎｅｓｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ＷＡＮＧＸｉａｎｇ-ｌｉ‚ＬＩＭｏｕ-ｗｅｉ‚ＺＨＡＮＧＳｈａｏ-ｊｕｎ‚ＣＨＥＮＧｏｎｇ‚ＢＩＡＮＸｉｎ-ｘｉａｏ ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｔｏｏｋａｔｅｎｓｉｏｍｅｔｅｒｌｏｏｐｅｒｄｕｒｉｎｇｈｏｔｒｏｌｌｉｎｇａｓｔｈｅｏｂｊｅｃｔｏｆｓｔｕｄｙ．Ａｔｈｒｅｅ-ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ ｗａｓｂｕｉｌｔｆｏｒａｔｅｎｓｉｏｍｅｔｅｒｌｏｏｐｅｒｗｉｔｈｒｏｌｌｅｒ-ｈｅｉｇｈｔ-ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｎｄａｈｏｔｒｏｌｌｉｎｇｓｔｒｉｐ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｒｏｌｌｅｒ-ｈｅｉｇｈｔ-ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｓａｂａｓｉｃｖａｒ- ｉａｂｌｅ‚ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｏｆｆｌａｔｎｅｓｓｃａｕｓｅｄｂｙｒｏｌｌｅｒ-ｈｅｉｇｈｔ-ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｉｔｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒｕｌｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｏｂ- ｔａｉｎｅｄｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈａｎｄｌｏｗｒｏｌｌｅｒｓ‚ｔｈｅｓｔｒｉｐｔｈｉｃｋｎｅｓｓ‚ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｓｔｒｉｐ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｈｏｔｒｏｌｌｉｎｇｍｉｌｌｓ；ｐｒｏｆｉｌｅｃｏｎｔｒｏｌ；ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ 收稿日期：2009--10--14 作者简介：王向丽 （1980— ）‚女‚博士研究生；李谋渭 （1938— ）‚男‚教授‚博士生导师‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｌｉｍｏｗ＠ｍｅ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ 配备高精度的在线板形检测装置 （即板形仪 ） 是实现板形控制系统自动化、提高产品板形质量的 关键之一 ［1］．对于冷轧带钢、铝带及铝箔‚普遍采用 高精度压磁式板形仪 ［2］和空气轴承式板形仪 ［3--4］； 对于热连轧带钢‚由于板形仪需要工作在高温、高湿 和高尘的恶劣环境‚所以通常采用非接触的光学式 板形仪 ［5］．但是‚光学式板形仪的最大缺点是：只能 检测表观浪形；当被测带钢处于一定张力下‚其相当 一部分浪形被隐藏‚此时带钢的部分板形甚至全部 板形无法被检测出‚造成板形检测误差． 从 20世纪 70年代末开始‚就有国外大型钢铁 企业或科研单位进行热连轧接触式板形仪的研发‚ 其 中 成 功 进 行 研 发 和 使 用 的 主 要 有 德 国 赫 施 （Ｈｏｅｓｃｈ）钢铁公司 ［6--7］、韩国浦项 （ＰＯＳＣＯ）钢铁公 司 ［8--9］以及德国西马克--德马格 （ＳＭＳＤｅｍａｇ）公司 三家．它们所研发的板形仪的共同特点是：在机械 结构上与冷轧用压磁式板形仪和空气轴承式板形仪 有相似之处‚都有一排分段辊‚通过一定包角直接与 轧材接触‚由此决定了这类热轧板形仪与冷轧板形 仪具有相似的板形检测原理‚都是通过测量轧材传 递给各分段辊的力求得轧材横向张应力差分布情 况．国内北京科技大学也提出了自己的热连轧接触 式板形仪专利 ［10］． 对于这一类板形仪‚各分段辊辊面与带钢的接 触情况是精确检测板形的关键‚因此对各分段辊的 相对位置有设计和使用要求‚其中最重要的是限制 各辊面高度差 （简称为 “辊高差 ” ）．ＳＭＳＤｅｍａｇ公 司明确提出要求：当辊高差超过一定量‚产生明显板 形检测误差时‚要通过一定装置对辊高差进行检测‚ 并对各分段辊辊面进行机械调整． DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2010．08．033