随着“中国2025”的提出和大力实行,钢铁行业正在迎合新的契机,与时俱进,勇于创新。提高冷轧带钢的自主创新能力一直是我国钢铁行业所面临的一个难点。板形精度是检测冷轧带钢产品质量的重要指标。板形仪是用来对冷轧带钢进行在线板形检测的重要仪器。板形检测辊是冷轧带钢板形仪的关键部分。而传感器是板形检测辊的核心部件,直接关系到板形检测辊的检测性能。本课题以整辊内嵌式板形检测辊为研究对象。运用热弹性力学理论建立了板形检测辊的热变形计算模型,对检测辊辊体和传感器的热变形分别进行分析,并且分别得到辊体和传感器热变形的数学模型。在此基础上推导出过盈配合量的计算模型,分析检测辊工作过程中过盈配合面热位移差和过盈配合量的分布情况。应用弹性力学和板壳力学理论,推导出传感器预压力模型和检测辊的压力传递特性。分别对板形检测辊的过盈配合量模型和传感器预压力模型进行冷轧带钢实际轧制的算例分析。分析结果表明在检测辊工作过程中,各个道次的过盈配合量均大于零,过盈配合面接触良好。传感器的预压力保证传感器在工作时能够接收到压力信号。运用有限元分析软件ANSYS Workbench 15.0,建立板形检测辊热力耦合有限元仿真系统。将有限元模拟结果与通过理论计算得到的结果进行对比,验证所建立板形检测辊热变形模型的正确性。建立板形检测辊优化设计模型,在满足检测辊使用寿命的前提下,对传感器顶部辊体厚度值进行优化,得到传感器顶部辊体厚度值的最优值,增大压力传递特性,提高传感器的灵敏度,保证检测辊高效地运行。在冷轧工作现场,会出现环境恶劣,噪音大,工况复杂等情况,这会影响检测辊的检测精度和使用效果。因此,研究板形检测辊的热变形对过盈配合面的影响,传感器的预压力模型和检测辊的压力传递特性,以及对顶部辊体厚度值进行优化设计是非常必要的。