轧制过程的显式动力学有限元模拟

分析了显式动力学弹塑性有限元方法的计算过程,并用其对平板轧制问题进行了模拟计算·模拟时轧辊采用刚性材料模型,轧件采用双线性强化材料模型,轧件具有一定的初始速度并向辊缝运动,咬入后靠摩擦完成轧制过程·通过模拟计算,得出咬入、稳定轧制和抛钢阶段整个轧制过程的应力应变场·将板宽对称中心线轧制压力分布的计算结果与实验值进行对比,表明计算结果准确·另外通过对计算结果进行分析还可以得出,在稳定轧制阶段存在弹性预变形区、塑性变形区和弹性恢复区;轧制压力沿接触面的分布在入口和出口的变化梯度较大,中间区域的变化梯度较小·     

变断面零件轧制数控压下系统

通过采用数控压下系统和轧件尺寸在线检测系统的闭环控制,实现了变断面零件轧制成形的数控压下,并用典型模拟件进行了试轧·在使用直径３６０ｍｍ轧机轧制１０．０ｍｍ×２０．０ｍｍ矩形断面坯料时,轧件宽展偏差小于０．５ｍｍ·结果表明,该系统可以明显提高变断面零件轧制的尺寸精度·编制的智能化控制软件,便于人机交互,提高管理水平,对变断面零件直接轧制成形具有很大的实际意义和应用价值·     

热带粗轧机组立轧稳定轧制的变形规律

采用３维刚塑性可压缩有限元法对纯铅立轧模拟实验进行了理论解析，探讨了立辊直径对轧件形状和力能参数的影响。计算结果与实验结果吻合较好。并得到了３维轧制压力分布，提出利用超薄单元近似处理奇异点的新方法，使程序简化，收敛速度加快。     

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.     

轧辊弹性变形对中厚板辊缝设定的影响

根据中厚板轧制过程的受力模型 ,将辊缝变化转化为辊系的弹性变形 ,利用影响函数法 ,计算出轧件宽度、工作辊半径、支承辊半径、工作辊凸度、支承辊凸度及轧制力等因素对辊缝设定的影响·仿真结果表明 :①随着支承辊半径的增大 ,轧辊变形量呈线性减少 ;②随着工作辊半径增大 ,轧辊变形量呈线性增加 ;③随着支承辊凸度的增大 ,轧辊变形量呈线性增加 ;④工作辊凸度与轧辊变形量之间呈线性关系 ,轧件宽度的变化直接影响该线性关系的走向 ;⑤随着轧制力增加 ,轧辊变形量线性增加·只要轧制力相等 ,轧辊变形基本不变     

热轧全流程带钢温度场数值模拟

为精确预测轧件的温度场、优化轧制工艺和提高最终产品的质量水平,通过对钢坯的加热和轧件轧制过程传热关系的分析,采用有限差分法建立了热轧全流程各环节轧件三维温度场的数值计算模型。结合钢厂实际生产条件,利用该模型模拟了各环节轧件的温度场,并与实测结果进行了比较,验证了计算结果的准确性。研究表明,轧制速度和终轧厚度对轧件温度影响较大,压下率和轧辊温度对轧件温度有一定的影响,其他工艺因素的影响较小。     

热连轧轧制力模型系数回归的新方法

热连轧过程中,为了提高轧制力预设定精度,提出一种新的修改轧制力模型参数的方法·利用ＢＰ神经网络对以往的大量生产数据进行训练、预测·对ＢＰ神经网络的预测结果利用最小二乘法,回归出轧制力模型中的温度相关系数ｍ１和变形速度相关系数ｍ３·现场生产实验证明,应用修改后的轧制力模型系数,提高了轧制力预设定精度,从而使头部厚度精度有较大提高·对于象本溪钢铁公司热连轧厂这样的老企业,这种新方法更具有在线应用的可行性·     

平整轧制件弯曲成因分析及对策

针对苛公司1420HC双平整机组线上平整轧件所出现的弯曲现象，应用文献[1,2]的研究结果，分析了平整轧制轧件产生弯曲的原因，并提出了消除平整轧件弯曲的对策。通过生产实践，取得明显的实效，使平整轧制的弯曲平均值原来的25mm下降到12mm以下，达到企业的板形控制要求。     

无孔型轧制时轧件展宽的研究

本文对无孔型轧制时轧件展宽进行了实验研究和理论分析,在定量分析歪斜轧件轧制时轧件单侧展宽的基础上,采用刚-塑性材料变分原理对歪斜轧件的轧制变形过程进行了解析,通过曲线拟合将最接近真实速度场的数值解表示成了具体的函数表达式,推导了无孔型轧制时轧件宽展系数的理论计算公式。理论计算的结果与实验结果符合很好。     

CSP连轧过程变形的有限元分析

借助Marc商用软件,采用弹塑性大变形热力耦合有限元法,对薄板坯CSP连轧过程的变形过程进行模拟,分析了轧制过程中各道次轧件等效应力、等效应变、等效应变速率和轧制力的变化．结果表明：在轧制变形区内,等效应变沿轧制方向逐渐增大,在轧件出口处达到最大值;而在轧件入口表面附近等效应力和等效应变速率最大;在轧制稳定阶段．轧制力在微小范围内波动;轧制力模拟值与实测值基本一致．分析结果可以为工业生产提供参考．     

多道次立-平辊轧制轧件角部金属流动状态有限元模拟

利用显式动力学有限元方法和几何模型更新方法对平立辊、内导角半径50 mm孔型辊8、0 mm孔型辊三种情况下,多道次立-平辊轧制过程进行了模拟,分析了三种立辊情况下,轧件角部金属的流动情况.得出在既定轧制规程下,采用平立辊时,轧件角部金属被翻边至轧件水平面上;采用孔型立辊时,轧件角部金属保留在轧件水平面与侧面的交线上.     

快速铸轧条件下轧制压力的建模与仿真

通过建立轧制压力模型,对常规铸轧进行了仿真计算,计算结果与实测数据相符合,从而验证了模型的合理性,在此基础上,对快速铸轧进行了虚拟仿真研究,研究结果表明：不增强铸轧辊内、外冷却能力,单纯减薄铸轧板坯即可提高铸轧速度;随着铸轧速度降低与铸轧区增大以及铸轧坯厚度减薄,轧制压力峰值增大;随着铸轧辊径增大,轧制压力提高,因此铸轧机力能设计参数也要相应增大。     

UCM六辊冷轧机中间辊辊形研究

针对1500UCM宽带钢冷轧机轧制薄规格带钢易出现板形缺陷和轧辊剥落等问题,采用有限元软件ANSYS建立六辊轧机辊系弹性变形三维有限元模型,并利用UCM轧机窜辊特性和轧机板形控制性能指标设计中间辊新辊形.有限元仿真研究表明:UCM轧机中间辊新辊形与原辊形相比,轧机板形控制能力明显提高,工作辊弯辊调控功效提高35.21%,辊缝横向刚度增强12.25%,常轧宽度1 280 mm薄板的辊缝凸度调节域面积增大75.26%;且UCM轧机辊间压力分布得到改善,中间辊和工作辊的辊间接触压力峰值和辊间接触压力不均匀度系数分别下降3.16%和253%,支持辊和中间辊辊间接触压力峰值和辊间接触压力不均匀度系数分别下降13.29%和17.45%.研究结果为开展UCM轧机中间辊新辊形工业实验提供了理论依据.     

基于有限元数值模拟的宽厚板热轧过程宽度控制ANN模型

利用商业有限元分析软件DEFORM-3D,建立宽厚板热轧过程中立辊侧压和随后平轧过程的三维热力耦合刚塑性有限元模型.模拟了不同板坯厚度、板坯宽度、立辊压下量和平辊压下率条件下320种立辊侧压和随后平轧过程,探讨了不同工艺参数对调宽效率的影响规律.模拟结果表明,调宽效率随着板坯宽度和立辊压下量的增加而升高,随着板坯厚度和平辊压下率的增加而降低.基于上述有限元数值模拟结果,借助BP人工神经网络,建立了热轧宽厚板立轧-平轧宽度控制模型,经测试,模型预测的调控效率与有限元数值模拟结果符合很好.将宽度控制模型用于宽厚板实际热轧过程的有限元数值模拟,模拟轧件宽度与实测宽度吻合很好.     

攀钢Φ1150初轧机采用连铸板坯切分轧制120mm方坯的模拟实验研究

模拟实验研究在攀钢Φ１１５０初轧机上采用连铸板坯切分轧制１２０ｍｍ方坯,为初轧机生产小方坯提供生产依据．充分利用Φ１１５０初轧机的辊身长度,科学地配置孔型,使其既能采用钢锭生产重轨坯,又能利用连铸坯切分轧制１２０ｍｍ方坯,满足现厂生产,证明采用初轧机切分轧制小方坯可行性     

热连轧机弯辊力优化设定策略研究及应用

针对传统热轧机板形设定模型仅根据带钢头部的要求来设定弯辊力而可能导致中尾部所需弯辊力超出设备能力极限的问题,提出一种弯辊力优化设定策略。该策略对带钢全长轧制过程进行考虑,根据最近一次同钢种同规格带钢轧制时实际轧制力与凸度的变化,预算本卷带钢全长板形控制所需要的弯辊力调节量,结合弯辊设备的能力极限,为带钢中尾部板形控制预留必要的弯辊力。在上海梅山钢铁股份有限公司热轧厂1780热连轧生产线上的实际应用效果表明,采用该策略后基本消除了带钢尾部中间轧破现象,大幅提高了热轧带钢中尾部轧制的稳定性。     

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.     

梅钢1422精轧机组工作辊辊型优化与应用

梅钢1422轧机经改造后,板形控制水平有了明显提高,但轧制到计划的中尾部便出现不稳定,产品的凸度和平直度不能满足市场要求,尤其是供冷轧基板的大凸度要求,而且板形模型也无法正常工作.为解决这一问题,在理论分析的基础上,通过对精轧机组F1～F3机架CVC工作辊辊型曲线优化以及F4～F6机架工作辊辊型的优化,使得带钢凸度命中率由原来的87%左右提高到98%,而且降低了工作辊的辊耗,提高了一个计划的同宽公里数与总公里数.同时由于提高了轧制稳定性,稳定批量生产出1.6mm×1185mm的箱板.     

UCM轧机板形调控机构对轧制压力分布影响

以某1420mm带钢冷连轧机为原型,采用三维弹塑性有限元法对UCM轧机冷轧过程进行了模拟,分析了不同板形调控机构对轧制压力分布的影响.结果表明:在工作辊弯辊作用下,轧制压力在带钢边部的峰值消失且在中部逐渐增加,使马鞍型三维分布变为凸型分布;中间辊弯辊对轧制压力的影响相对较小,基本没有改变其分布形式;中间辊横移消除了轧制压力在带钢边部骤增的趋势,使其在接触变形区的分布更平缓.三者对轧制压力的影响程度:工作辊弯辊>中间辊横移>中间辊弯辊,这与其调控功效对比结果一致,表明板形调控机构通过影响轧制压力分布来改变带钢板形的工作机理.