宽带钢冷连轧机边降控制支持辊辊形研究

结合现场带钢边降控制跟踪测试和工业试验,建立辊系三维弹性变形有限元模型,分析武钢1 700 mm四辊冷连轧机组引进的常规凸度支持辊与单锥度工作辊的辊形配置方案存在板形控制能力不足、边降控制效果欠理想和波动大等问题的原因.基于有限元仿真分析和工业试验,采用工作辊和支持辊一体化辊形设计思想提出自主设计的EDW边降控制工作辊配套的VCR变接触支持辊.研究结果表明,VCR/EDW新方案与原方案相比,前者的辊缝凸度调节域扩大10.7%,辊缝横向刚度增强19.1%,辊间接触压力峰值下降21.6%;VCR变接触支持辊配合EDW边降控制工作辊经过工业轧机现场轧制,轧机凸度控制能力明显增强,弯辊力调节效率提高,带钢边降、凸度及平坦度显著提高.     

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.     

冷连轧机带钢单锥度辊边降控制

针对冷连轧机带钢边降板形控制问题,研究了单锥度工作辊的辊形构成、特点和控制策略,建立有限元模型对比分析了单锥度、常规凸度和SmartCrown工作辊板形控制性能,并结合大型工业轧机调试实验分析了该板形控制新技术在实际生产中的使用情况.结果表明,应用单锥度辊可以有效降低带钢边降,减小带钢总凸度.     

CVC热连轧机支持辊不均匀磨损及辊形改进

非对称的CVC工作辊与对称支持辊辊形配置易导致下游机架支持辊辊形自保持性差.利用ANSYS有限元软件分析F4机架常规支持辊磨损对轧机板形调控性能及辊间接触压力分布的影响,发现严重的支持辊不均匀磨损会影响轧机的板形控制稳定性,并导致支持辊剥落增加辊耗.基于有限元分析提出一种新的支持辊辊形,实验证明新辊形具有良好的自保持性,可在整个服役期内稳定发挥其性能,并在支持辊服役后期缓解辊间接触压力尖峰的出现.     

新一代高技术宽带钢冷轧机全机组一体化板形控制

针对新一代高技术宽带钢冷轧机冷轧薄板高精度板形质量边降、凸度、同板差和平坦度等多指标日趋严苛难题,结合生产实践分析宽带钢冷轧机国际主流机型及其板形控制特点,提出宽带钢冷连轧"门户机架""中间机架组"和"成品机架"全机组一体化板形控制策略。研究结果表明:从四辊和六辊冷轧机的凸度和边降构成特征可知,四、六辊轧机轧辊压扁的不均匀变形和"有害接触区"弯矩在带钢凸度和边降构成均占主要比例,四辊轧机板形控制能力随着宽度的增加而显著增强,且对四辊和六辊轧机高精度一体化板形控制应采取明显不同的实现途径。     

热带钢轧机板形综合控制技术开发

为了改善热带钢轧机的板形控制性能、提高产品的板形质量、降低生产消耗,针对工作辊可轴向窜动的热带钢轧机,在大量有限元模拟基础上开发了特殊的工作辊辊形技术和支持辊辊形技术及相应的板形控制模型,包括过程控制系统(L2级)的板形设定控制模型和基础自动化系统(L1级)的弯辊力前馈控制模型、凸度反馈控制模型及平坦度反馈控制模型.在经历离线模型建立、在线编程和调试等诸多复杂过程后,辊形技术及板形控制模型在工业宽带钢热轧机上进行了长期、稳定的应用.生产实践表明,采用这些板形控制技术后,凸度偏差控制在±18 μm的比例超过93%,平坦度偏差控制在±25 IU的比例超过94%,同时实现了自由规程轧制.     

UCM冷连轧机硅钢边降控制技术

以马钢四机架UCM酸洗冷连轧联合机组为研究对象,采用显示动力学有限元方法建立了六辊轧机辊系与轧件一体化有限元仿真模型.在分析其边降控制性能的基础上,提出通过调整UCM轧机中间辊窜辊位置控制带钢边降的方法.采用自主研发的适用于UCM轧机的U-EDC工作辊辊形,取得了硅钢边降≤5 μm合格率由46.0%跃升到99.3%以上的显著生产实绩,在工作辊不能窜动的六辊轧机上成功实现边降控制.     

SmartCrown四辊冷连轧机工作辊辊形

针对宽带钢冷连轧机首次应用的SmartCrown板形控制新技术,通过对SmartCrown辊形的函数结构和特征参数进行研究,推导出了SmartCrown辊形设计式,分析了辊形特征参数对辊缝形状的影响.该研究可用于SmartCrown工作辊的磨削及板形控制.     

四辊CVC可逆冷轧机轧辊辊形优化

济钢冷轧板厂四辊CVC可逆式轧机采用的轧辊CVC曲线为三次辊形曲线,在实际轧制过程中,轧辊凸度控制范围没有达到设计要求,带钢板形的控制难度较大。通过改进CVC辊形曲线,能够有效提高轧辊凸度控制范围,提高板形控制能力。     

热带钢轧机非对称工作辊的研制与应用

热轧精轧机组下游机架既要实现板形控制,又要均匀化轧辊磨损以实现自由规程轧制.同时,硅钢、集装箱用钢等专用钢边部减薄严重,常规的板形控制手段难将凸度控频侥勘曛开发了非对称工作辊,辊身一端带特殊曲线,上下工作辊成反对称放置.改变轧辊的轴向位置,带钢凸度变化量可超过150μm.设计了针对该工作辊的特定窜辊策略,带钢边部板形可得到有效控制.改善了轧辊磨损辊形,有利于实现自由规程轧制.在鞍钢1700ASP生产线上的使用实绩表明,采用非对称工作辊后,硅钢凸度降低了29.8%,高强度钢的凸度可降至50μm以下,且凸度控制稳定.     

工作辊横移对带钢边部减薄的影响

边部减薄是带钢重要的断面质量指标,现代轧机中,轧辊的横移装置对边部减薄的控制起到了重要的作用.以六辊单机架冷轧机为研究对象,采用影响函数法建立轧辊的弹性变形解析模型,分析了工作辊横移对轧后带材边部减薄的影响规律,并通过迭代计算,根据板带比例凸度小于1%的收敛条件,确定了生产某一规格的产品最佳工作辊的横移位置.研究结果表明,工作辊横移会大大改善边部减薄,具体的横移量要根据带材材质、带材宽度以及生产轧制过程参数来确定.同时,该迭代方法适用于轧制过程中工作辊横移位置的预设定计算.     

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.     

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。     

1800mm虚拟轧机板形控制性能

定义了评价轧机板形控制性能的六项指标,包括承载辊缝凸度调节域、辊缝横向刚度、板形调控功效曲线、边缘降、辊间接触压力平均幅值和辊间接触压力分布不均匀度.建立了HC,CVC,PC和DSR系列轧机的有限元仿真模型,并从板形控制性能的六项指标方面分析了当前国际上流行的各种机型的特点.     

UCMW轧机正弦函数形单锥度工作辊边降控制

以某冷轧宽带钢UCMW轧机为研究对象,采用有限元法分析了单锥度工作辊窜辊和单锥度工作辊端部辊形对边降控制的影响. 结果表明:端部辊形采用正弦函数时,随工作辊端部锥段窜入带钢深度的增加,边降呈抛物线关系减小;工作辊窜辊的边降调控能力随端部辊形有效段锥度的增加而增加. 同一窜辊深度下,增大有效段锥度可以减小边降;不改变有效段辊形而减小锥段长度可以减小边降. 此外,减小锥度和增大锥长可减小最大辊间压力和辊间压力不均匀度.     

六辊轧机辊间压力分布解析

用影响函数法计算了六辊轧机的辊系变形和辊间压力分布,研究了单锥度中间辊对辊间压力分布和轧件横向厚度分布的影响·结果表明采用单锥度中间辊可改善辊间压力分布状态,明显降低辊间压力峰值,但轧件横向厚差稍有增加,最大值出现在轧件边部·计算了不同锥度时的辊间压力分布与轧件横向厚度分布,通过比较辊间压力峰值与轧件边部厚度,确定了最佳锥度范围为1/100～1/150,使HC轧机的辊间单位压力峰值降低15%～20%,轧件横向厚差仅在边部增加几微米,符合板形要求·     

UCMW轧机的边缘降控制性能和影响因素分析

建立了UCMW冷连轧机辊系与轧件一体化仿真模型. 由工作辊弯辊、中间辊弯辊、工作辊轴向移位、中间辊轴向移位确定不同仿真工况,分析了各调控手段对带钢中心凸度和边缘降的调控能力. 详细研究了带钢厚度、张力、压下率、变形抗力等对边缘降的影响. 结果表明,工作辊弯辊对带钢中心凸度的控制能力最强,工作辊轴向移位对带钢边缘降的控制能力最强,各影响因素对边缘降的影响程度都大于对中心板凸度的影响. 说明带钢边部对轧制因素的变化更敏感.     

基于多目标满意优化的热轧非对称工作辊设计

热轧非对称工作辊可兼顾板形控制和自由规程轧制,其关键参数通常采用经验设计法,缺乏相应的依据.本文提出了热轧非对称工作辊关键参数的理论设计方法.由于设计过程中无法精确给定已知条件,因此把多目标满意优化引入到非对称工作辊的参数设计中,建立了综合满意度目标函数,并用模拟退火遗传算法进行满意度最优值求解.采用满意解代替最优解,使得辊形参数的优化设计结果更具科学性.在某热连轧生产线上的实际应用表明,优化设计的辊形在板形控制和自由规程轧制方面均取得了理想的效果.