非对称扰动下热轧铝带跑偏过程三维数值模拟

基于大型工程分析软件MSC.Marc,设计了模拟Fi机架轧制过程的三维有限元模型,结合实验研究得到的1235铝合金高温本构方程,模拟出非对称性扰动下,热轧铝合金板带跑偏状态;研究了板带在来料厚度分布横向非对称、辊缝形状横向非对称及来料不对中扰动下,轧制力、板带运动轨迹等轧制参数的横向非对称性;探讨了板带跑偏与轧制力、压...     

薄铝带轧制工作辊边部接触的建模与仿真

为研究冷轧机在轧制薄铝带时工作辊边部接触对辊系受力和铝带断面形状的影响,借鉴弹性悬臂梁法和影响函数法的处理思想,建立了适用于实际生产在线控制的铝冷轧机辊系变形模型,并对不同入口铝带厚度、弯辊力、工作辊的接触状态进行仿真研究.仿真结果表明:工作辊边部接触力随入口厚度增加而增加、随弯辊力增加而减小;工作辊边部接触轧制时,轧机出口铝带凸度和横向厚差小于非边部接触轧制,有利于铝带边部减薄控制,但降低了铝轧机边部板型调控能力,在轧制中应尽量避免.     

大型铝合金筒节轧制过程圆度控制及影响因素分析

针对大型6061铝合金筒节轧制过程中的圆度变化机理和影响因素进行了研究。首先在Gleeble-3800热模拟实验机上进行热模拟实验,获得6061铝合金材料的真应力-真应变曲线。其次基于有限元方法建立了大型6061铝合金筒节轧制过程模型,通过与自建模型计算结果和模拟实验结果进行对比,验证了有限元模型的可靠性。然后基于有限元模型分析了固定导向、定向导向和圆弧导向3种不同控制模式下铝合金筒节的圆度误差,结果表明定向导向辊控制方式效果最佳;分析了轧制速度、轧制温度和轧辊偏心距对筒节圆度误差的影响,结果表明:随着转速增大,筒节圆度误差逐渐增大;温度对筒节的圆度误差影响不大;偏心距调整对整个筒节轧制过程的圆度误差控制效果一般,但轧制过程中对筒节的不同位置,通过在线调节轧辊偏心距可以达到实时调节筒节圆度的目的。     

中厚板轧制过程横向厚度的计算方法

在板坯轧制过程中,由于一些不对称的轧制条件的影响,会使辊系的平衡发生变化,进而影响到轧件的横向厚度分布,使轧件凸度分布异常,出现跑偏现象,最终导致产品的板形不良和尺寸精度变差.基于悬臂梁假设和半无限体假设,同时考虑了工作辊的压扁,开发出可以计算轧件横向厚度分布的影响函数法,通过对轧件的横向厚度的分析和计算,得出了轧件的横向厚度与不对称轧制条件间的定量关系.轧件横向厚度的计算结果对轧制过程中避免侧弯的发生、提高成材率具有重要意义.     

轧制差厚板方盒件拉深成形的实验与数值模拟

分析了轧制差厚板的显微组织和力学性能存在差异性的原因.针对差厚板方盒件的拉深成形过程建立有限元模型，探讨了其变厚度特性及性能差异化特征的建模方法.通过对比实验及模拟条件下方盒件的成形结果，证明了有限元模型的可靠性.根据验证后的有限元模型，以极限拉深高度和过渡区中心线偏移量为评价标准，分析了差厚板的几何参数(过渡区长度、过渡区位置、薄区与厚区的厚度差)对其拉深成形的影响.结果表明，过渡区越长、厚区占比越大、薄区与厚区的厚度差越小，则差厚板的拉深成形性能越好.确定差厚板的几何参数时，需综合考虑板料的成形性能和轻量化效果.     

运用液压对中装置治理胶带跑偏

胶带运输机在运行过程中常常会出现胶带跑偏现象,即胶带中心线偏离了胶带机的中心线.胶带的跑偏不但会影响安全生产,而且会缩短胶带的使用寿命,造成重大经济损失.     

差温轧制连铸钢坯芯部孔洞压合过程数值模拟

基于“温度-形变”耦合控制的高渗透差温轧制技术,通过DEFORM有限元软件研究了差温轧制过程中轧制前强水冷与轧制压下率对铸坯芯部缩孔压合的影响规律.研究结果表明,温度梯度是金属变形流动的主要影响因素之一,增加水冷时间等工艺条件可以提高铸坯芯表温差,获得较大温度梯度,有效提升轧制变形渗透性;在提高铸坯温度梯度的条件下,通过增加单道次轧制压下率可以进一步提高铸坯芯部金属流动性,促进孔洞压合,改善铸坯内部质量.     

铝带热轧过程中的跑偏分析及控制技术

通过热轧过程中轧件容易跑偏的成因分析及累积的实战经验,提出实际影响跑偏的一些易被忽略的因素,尤其是轧辊磨损和热凸度对轧制过程中轧件的跑偏影响很大,强调预防性维护与保养的积极作用.同时,通过对单机架四辊可逆热轧机设计了一套用于轧机跑偏控制的自动化检测系统,由此来检测并提供信号给快速响应的自动厚度控制(AGC)系统,AGC发送位置倾斜调整量给压上油缸,达到控制跑偏的目的,对提高轧制过程的稳定性、保证产品质量的一致性起到了较好的控制效果.     

热轧金属横向流动规律及其对板形的影响

采用有限元软件ABAQUS建立热轧金属弹塑性变形模型研究金属横向流动,为了降低模型计算成本,在模型中引入平稳轧制过程中轧件几何模型端面纵向位移沿横向均布的假设.利用此模型仿真研究轧制过程中多个因素对于金属横向流动的影响规律以及相应金属横向流动对轧件板形造成的影响.研究结果表明,接触界面摩擦状态的改变对金属横向流动的影响可以忽略;宽带钢热连轧生产中,在比例凸度不变的情况下,宽度的变化和平均前、后张应力介于实际生产范围内的波动不会引起金属横向流动的变化以及进一步的轧件板形变化;金属横向流动随压下率变化,且使得压下率增加时轧件对称板形向中浪趋势发展;金属横向流动随对称及非对称板廓相似度变化,且金属横向流动的变化显著削弱板廓相似度的改变对轧件板形的影响.为了满足生产现场的在线控制,根据多组有限元模型计算结果建立快速金属横向流动非线性回归模型,为轧件板形的准确调控奠定基础.     

4Cr9Si2马氏体钢气门楔横轧工艺研究

通过热模拟等温压缩实验,获得4Cr9Si2马氏体耐热钢的本构关系.借助DEFORM-3D有限元软件针对4Cr9Si2马氏体耐热钢楔横轧成形过程进行数值模拟,得到工艺参数对轧件缩颈和心部疏松的影响规律.通过轧制实验验证有限元模拟的正确性,对轧制后的轧件进行金相组织分析.研究结果表明:随着成形角增大,楔入段轴向金属流动速度大于横向金属流动速度,减小横向应力最大值和横向应力持续时间,使轧件心部缺陷产生可能性减小;随着展宽角增大,同样可以减小横向应力数值和横向应力持续时间,使轧件心部缺陷产生可能性减小;随着成形角减小和展宽角增大,减小轴向力F2,改善缩颈现象;其横截面中心原奥氏体晶粒尺寸为11μm,气门杆部微观组织得到改善.     

粗轧板坯镰刀弯控制模型的研究与应用

针对经常困扰热轧生产的粗轧板坯镰刀弯缺陷,本文结合弹跳方程和解析法,分析了引起板坯镰刀弯的主要因素——轧机两侧纵向刚度偏差、来料楔形及轧件运行走偏,分别计算了其对应的调整量,建立了基于轧机两侧轧制力差的镰刀弯调平控制模型.该模型可反映轧机两侧纵向刚度差、来料楔形及轧件运行走偏等主要因素与镰刀弯的定量关系,进而计算出控制镰刀弯的粗轧机各道次辊缝倾斜调整值.与现场实测值进行离线验证对比,实测值与计算值比值平均为0.977,结果表明镰刀弯调平模型能够预估板坯各道次辊缝倾斜调整值.将模型投入2250 mm热轧机组使用后,板坯镰刀弯弯曲量未达标率从24.88%下降到6.62%,提高了镰刀弯控制效果,使粗轧板坯镰刀弯问题得到了很大缓解.     

冷轧薄带钢工作辊边部接触研究

为研究工作辊接触对冷轧带钢生产的影响,用影响函数法建立模型,并用现场生产数据模拟计算了四辊轧机的辊系变形.通过计算得到的接触压力、带钢厚度、张应力等分布数据分析了冷轧薄带时发生工作辊接触现象对轧制压力、出口厚度、出口张应力以及板形等的影响.结果表明,工作辊接触使带钢边部轧制压力降低,工作辊与支撑辊间接触压力增大.工作辊接触使带钢凸度和横向厚差减小,对降低边部减薄有利;使出口张应力分布更加均匀,减小了边浪,提高了带钢的平直度.     

热带钢连轧机精轧轧辊磨损计算理论

对四辊热连轧机精轧轧辊磨损进行了研究 ,除考虑了轧件的轧制长度外 ,还考虑了轧制压力和辊间压力的横向不均匀分布 ,轧件在辊缝中的纵向和横向滑动 ,轧件偏离轧制中心线的影响以及 CVC辊型对磨损的影响 ,以实测数据为基础 ,建立了支承辊和工作辊磨损分布的理论计算模型 ,计算结果与实测结果吻合很好 ,对各种轧机轧辊磨损的研究有一定的参考价值。     

热轧窄带钢辊缝预设及头尾厚差预报

在实测的基础上得到了适于窄带热轧生产线的辊缝预报模型。经生产性试验表明，本研究给出的辊缝预设值与现场实测非常接近，将其作为控制窄带精度的手段，可取代目前对人工经验“试调”的依赖，具有重要的实际应用价值；对轧件头尾厚度差的计算不但考虑了奥氏体再结晶软化程度对轧机负荷的影响，还考虑了轧辊弹性压扁与轧制压力的耦合对压力及辊缝的综合影响，从而显著提高了带钢头尾厚差的预报效果。这对控制带钢的通条尺寸、提高产品精度具有重要意义。     

单位宽度轧制力对热轧带钢凸度的影响规律

为了建立高精度的热轧带钢凸度计算数学模型 ,根据带钢凸度计算理论 ,采用影响函数法开发了四辊轧机带钢凸度影响率计算软件 ,系统地分析了单位宽度轧制力、轧辊直径和压下量对单位宽度轧制力影响率的影响规律·结果表明单位宽度轧制力影响率随带钢宽度的增加呈抛物线变化 ;轧辊直径和压下量对单位宽度轧制力影响率有一定的影响 ;建立了高精度单位宽度轧制力影响率的数学模型 ,确定了单位宽度轧制力影响率基本值及工作辊直径、支撑辊直径、压下量对单位宽度轧制力影响率修正系数的 6次拟合系数 ,为板形控制系统模型的建立及参数优化提供了理论依据     

半工艺无取向硅钢加临界变形的织构演变

测定了半工艺无取向电工钢热轧(终轧温度在Ar1以下)到成品各工序的织构,以取向分布函数(ODF)的形式对加临界变形的半工艺无取向硅钢的织构演变作了分析.发现其热轧板表层织构基本是典型的铁素体再结晶{111}组分,心部和1/4厚度处以铁素体剪切织构和轧制变形织构为主.冷轧变形后,心部和表层织构组分比较接近,{111}、{112}和{100}面织构都增加,但{111}组分增加最明显.软化退火后,{001}<110>与{112}<110>组分迅速降低,织构组分以γ纤维织构为主.通过增加临界变形,在最终去应力退火后,{111}不利面织构大量减少,高斯组分增加明显.Taylor因子可以表征不同取向晶粒对变形能的储存能力,从轧制变形时Taylor因子的分布可以解释该实验结果.     

带钢热连轧换规格轧制力自学习优化

热连轧带钢生产过程中,轧制力预报精度直接影响到带钢厚度的精度,而轧制力预报精度很大程度上依赖于轧制力自学习.针对换规格时轧制力预报精度偏低的问题,通过对产生轧制力偏差的原因分析,引入基于钢种变形抗力的抛物线偏差曲线的概念、机架设备自学习系数和机架设备状态影响系数.现场实际应用效果表明:换规格后的首块钢的轧制力预报精度与传统方法相比,带钢头部的轧制力预报相对误差减小4%,满足自动厚度控制系统的控制要求,提高了带钢的产品质量,取得了良好的经济价值,适于工业推广.     

四辊轧机热轧带钢板形的急停测量实验研究

结合国内某厂6机架热连轧精轧机组实际条件,选取典型产品制定了带钢轧制过程中板形急停后的测量实验方案.根据此方案进行了测量实验,得到带钢机架间板凸度实测值.结合轧制过程中各道次轧制力、弯辊力及辊形曲线等实际数据,采用基于影响函数法的四辊轧机辊系弹性变形软件针对该典型产品的板形控制过程进行计算,分析了轧辊平均凸度计算值与设定值之间存在偏差的原因.将带钢机架间横向厚度分布的计算值与实测值进行比较,二者吻合较好.     

热轧AGC控制的效用性问题

减小带钢上不同位置的厚度差以及不同带钢之间的厚度差,是在未来板带轧制过程中优先解决的问题.本文介绍了热轧带钢AGC自动厚度控制方法,实验研究将压力AGC和监控AGC结合使用,实现对带钢厚度的控制.现场应用加入监控AGC的控制系统后,带钢的厚度差明显缩小,整体厚度十分均匀.生产实践表明,AGC控制系统设计合理,控制效果令人满意,值得在带钢热轧中推广.     

热力耦合CSP连轧过程温度场的有限元分析

借助Marc商用软件,采用二维弹塑性大变形热力耦合有限元法,对薄板坯CSP第一道次热轧过程的温度场进行模拟,分析了轧制过程中轧件温度场的分布和变化规律.结果表明:在轧件变形过程中,接触热传导和变形热是影响温度变化的主要因素,二者的综合作用决定了轧件的温度变化规律;轧制结束后,轧件从表面到心部在一定厚度范围内出现明显的温度梯度,超过该临界厚度值,轧件温度基本保持不变.分析结果可以为工业生产提供参考.