带钢平整轧制过程中板形缺陷的遗传和演变规律

应用ABAQUS有限元软件对平整轧制过程进行三维弹塑性建模及仿真研究,通过温度场模拟入口带钢的初始板形缺陷,利用刚性工作辊的辊形变化综合表达各板形控制手段对承载辊缝形状的调控功效。基于以上力学模型,针对具有初始板形缺陷的带钢,仿真研究平整轧制后带钢的板形缺陷及其与初始板形缺陷及平整工艺条件的关系,揭示带钢平整轧制过程中板形缺陷的遗传与演变的规律。仿真计算结果表明,承载辊缝形状是决定带钢板形缺陷遗传和演变的最主要因素,轧前带钢的初始板形缺陷的程度,即最大纵向延伸差的大小,对平整后带钢的板形缺陷仅有一定程度的遗传性影响。     

冷轧工作辊表面微观形貌磨损行为研究

针对冷轧工作辊服役过程中表面μm量级磨损,在实际带钢轧制线上对应跟踪实测了工作辊上机前和下机后的表面微观形貌与特征,分析了整个服役周期内带钢粗糙度值随时间的变化规律.通过销盘实验模拟电火花毛化轧辊表面磨损行为,研究了磨损过程中表面三维形貌的演变和磨损量的变化,验证了关于轧辊表面磨损机制的假设,建立三种磨损机制的描述模型.基于元胞自动机方法,建立了冷轧工作辊表面微观形貌磨损演变行为的仿真模型,仿真结果再现了工业生产中工作辊表面磨损前期尖峰折断及中后期的微观切削过程,粗糙度变化规律与实测结果取得定性一致.     

冷轧带钢表面粗糙度影响因素及控制策略

结合电火花毛化轧辊磨损形貌以及轧制界面油膜厚度的分布,建立真实表面接触的带钢表面粗糙度生成模型,研究轧辊全服役期内冷轧界面粗糙度的转印过程,并使用生产数据对模型进行验证。利用所建立的带钢表面粗糙度生成模型,确定不同磨损情况下油膜厚度与粗糙度Ra复印率的拟合关系,以此分析来料厚度、带钢屈服强度、压下率以及轧制速度对成品带钢表面粗糙度的影响。建立以调整成品机架压下率与轧制速度的冷轧带钢表面粗糙度控制策略。研究结果表明:压下率和轧制速度对表面粗糙度的转印行为有明显影响,能够成为调节带钢表面粗糙度复印率的主要手段。     

钢板轧制过程中张力控制的分析和对策

本文介绍了武钢集团海南有限责任公司单机架四辊可逆式轧机机组张力控制系统的应用研究,通过精准调整相关参数,提高轧机张力控制精度,解决了轧制和平整极薄带钢过程中出现的带钢鼓包和拉皱现象。     

板带钢头部翘曲的有限元分析

为了减轻轧件头部翘曲给轧制过程带来的影响,根据现场轧制工艺,采用弹塑性有限元法建立了三维非对称轧制有限元模型.利用该模型分析热轧板带钢生产过程中轧件头部翘曲的产生机理,并研究了不同轧制工艺下的辊速比、上下表面温差、不同摩擦系数对轧件头部翘曲的影响规律.结果表明,随着压下量的增大,轧件头部翘曲量的增大趋势减缓,采用不同的配辊方案(异径比)可控制其头部翘曲的现象.     

轧制速度加载方式对轧机振动特性的影响研究

带钢在轧制过程中表面会产生振痕,严重影响带钢表面质量及后续使用,但由于复杂多变的轧制工况,轧制参数加载方式对轧机振痕振动的影响仍是目前存在的难题之一。文章建立了森吉米尔二十辊轧机耦合动力学模型,研究了轧制速度在加载过程中对轧机振动特性的影响。利用现场试验验证了模型的有效性和分析过程的合理性。为合理优化轧制参数加载方式,抑制或消除振痕振动,对提高带钢表面质量和经济效益提供了重要的理论与实践支撑。     

冷轧平整机毛化辊表面形貌特征多参数对比分析

冷轧带钢的表面形貌对其冲压、摩擦和涂镀性能有重要影响,带钢的表面形貌是通过毛化工作辊在轧制中反向复印形成的,因此工作辊的表面形貌是冷轧带钢表面形貌的决定性因素之一。满足粗糙度Ra、峰密度Pc条件的激光、电火花和喷丸毛化工作辊,在服役周期内表现出不同的润滑、磨损和复印等工作特性。通过实际测量生产现场3种毛化工作辊的表面形貌,针对方向性、空间特性、频域特性、功能特性等问题,对表面特征进行系统地比较和评价。结果表明:激光毛化辊表面各向同性,波纹细密,凸峰曲率半径小,更有利于生产表面形貌均匀的带钢;激光、电火花毛化辊表面相比于喷丸毛化辊表面,具有良好的润滑和承载性能,有利于延长工作辊的服役周期。     

轧制速度加载方式对轧机振动特性的影响

带钢在轧制过程中表面会产生振痕,严重影响带钢表面质量及后续使用,但由于复杂多变的轧制工况,轧制参数加载方式对轧机振痕振动的影响仍是目前存在的难题之一。建立了森吉米尔二十辊轧机耦合动力学模型,研究了轧制速度在加载过程中对轧机振动特性的影响。利用现场试验验证了模型的有效性和分析过程的合理性。为合理优化轧制参数加载方式,抑制或消除振痕振动,对提高带钢表面质量和经济效益提供了重要的理论与实践支撑。     

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.     

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     

冷带非稳态轧制弯辊力设定值的研究与应用

为研究非稳态轧制状态下弯辊力对板形的影响,在理论分析和实际应用的基础上,应用力学和控制方法对在非稳态轧制状态下的弯辊力设定值进行了分析.针对在非稳态轧制状态下轧制力、摩擦力和加减速对冷轧弯辊力的影响,提出了冷轧非稳态弯辊力数学模型表达方式.研究表明,弯辊力通过轧制力对弯辊力的影响系数进行动态调整,轧制速度通过摩擦力来影响弯辊力.该模型成功应用于1450冷轧生产线且取得良好的控制效果,为现场调控非稳态弯辊力提供了有力的理论支持.     

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.     

冷轧板带钢的平整研究

通过对冷轧板带钢平整工艺及平整机工作原理的了分析,找出了平整时横折缺陷产生的主要原因,通过工业试验,制定合理的伸长率和张力制度,严格来料质量要求,可以避免横折印缺陷的产生,提高平整带钢的表面质量。     

多参数耦合下冷轧铝带工作辊分段冷却调节特性

为得到多参数耦合下冷轧铝带工作辊分段冷却调节特性,建立了工作辊和轧件的一体化耦合传热模型。耦合传热建模过程包含工作辊和轧件导热微分方程的建立、轧件变形热和摩擦热的求解、换热边界条件的确立、工作辊热辊形的计算及采用二维交替差分对微分方程进行求解。仿真结果表明,同一轧制参数下工作辊分段冷却正负方向调节能力近似相等,但单向调节幅度受轧制参数影响较大,轧制长度、喷射梁工作压力和摩擦系数的增加对分段冷却调控能力具有促进作用,轧制速度的作用则相反。     

冷轧过程中的混合润滑特性

基于Christensen的表面粗糙峰分布假设,以轧制理论、流体力学理论为基础建立了考虑表面粗糙度的冷轧混合润滑模型,并提出了混合润滑摩擦状态约束关系式用来判别摩擦状态.对不同条件下油膜厚度、接触面积比、压应力及摩擦应力分布情况进行了仿真分析.结果表明:随着压下率的增加,油膜变薄、界面接触面积比增加、应力增大;同时,表面粗糙度对界面接触面积比及应力分布有较大影响,粗糙度增加,界面接触面积比增加,压应力及摩擦应力均增加.较高的润滑液黏度或轧制速度可以有效地降低轧制界面摩擦力及轧制力.     

冷轧组合式支承辊过盈配合面应力和微动滑移的分布及影响因素

采用ABAQUS软件建立冷轧组合式支承辊的三维模型,通过模拟带钢轧制过程获得不同工艺参数条件下支承辊辊套和辊芯之间过盈配合面的应力及微动滑移分布,并分析了辊套厚度、配合面摩擦系数、过盈量、轧制力、弯辊力等参数对过盈配合面应力分布及微动滑移量的影响规律。结果表明:过盈配合面上周向应力最大,径向应力次之,且二者均在轧辊压扁区达到最大;离支承辊长度方向对称面越远,过盈配合面上的微动滑移量越大,且压扁区边部的周向滑移量最大,压扁区中部的轴向滑移量最大;支承辊外径不变时,辊套厚度与过盈配合面等效应力成正比,与微动滑移量成反比;摩擦系数对等效应力影响很小,但与微动滑移量成反比;当过盈量增大时,配合面上的接触应力和应变都增大,微动滑移量先增加后趋于稳定;轧制力增大导致过盈配合面微动滑移量和轧辊压扁区等效应力增大,但弯辊力对等效应力及微动滑移的影响均较小。     

基于非稳态润滑理论的金属塑性加工过程动力学特性研究

基于非稳态流体动力润滑理论和相应的轧机辊缝动力学的基本理论,建立了板带轧制时工作区非稳态润滑基本模型,求解了工作区压应力和摩擦应力分布情况.并对某大型公司轧机进行了仿真分析.通过数值计算,定性地分析了后张应力、非稳态变量角频率、压下率等参数对动态辊缝间压应力和摩擦应力分布的影响.验证了所建模型及仿真的正确性,可以对现场实际中轧机颤振的抑制提供指导.     

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·     

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.