大凸度支撑辊带钢凸度的控制能力

采用影响函数法开发了带钢凸度影响率计算软件 ,研究了支撑辊凸度、工作辊弯辊和单位宽度轧制力对带钢凸度的影响规律 ,得出了大凸度支撑辊四辊轧机支撑辊凸度影响率、工作辊弯辊影响率和单位宽度轧制力影响率的 5次多项式拟合系数 ,分析了CVC工作辊改为平辊横移、采用大凸度支撑辊辊系的带钢凸度控制能力 ,为宝山钢铁股份有限公司 2 0 5 0热轧厂F6 ,F7机架辊系变更和板形控制模型参数调优提供了理论依据·     

冷轧机工作辊非对称弯辊的板形调控理论研究与应用

为减少冷轧带钢的非对称板形缺陷的产生,设计了工作辊非对称弯辊控制系统.应用影响函数法计算辊系变形,同时考虑辊缝中金属横向流动对带钢出口横向张力分布的影响,通过迭代法计算出工作辊两端施加不同弯辊力后的辊间压力分布、出口厚度横向分布以及出口横向张应力分布.理论分析结果表明,工作辊非对称弯辊可以在一定程度上改善辊间压力分布不均,减轻轧辊磨损和减少轧辊掉皮事故的发生,降低带钢边部的非对称板形缺陷.实际应用结果证明,当倾斜调整量小于10%时,应用工作辊非对称弯辊替代倾斜调整,可以获得更好的板形精度.     

冷连轧机组弯辊力自动设定的实现

针对大型宽带钢冷连轧机组广泛采用的液压弯辊技术,深入分析了弯辊力对于板形的调控机理．在分析轧辊辊形、带钢宽度和轧制力等因素对弯辊力设定值影响的基础上,建立弯辊力自动设定模型,并得到了现场实测结果的验证．该模型成功地投入运行,实现了冷连轧机弯辊力的计算机自动设定．     

四辊轧机轧辊弹性变形的研究

介绍了轧辊弹性变形影响函数解析方法的基本理论与公式.采用Fortran语言编写了轧辊弹性变形解析软件.采用编写的解析软件对某1 700 mm热带轧机精轧机组进行模拟计算,计算结果表明:增大弯辊力将降低出口带钢凸度;弯辊力的变化对辊间压力分布、工作辊挠度及辊间压扁的影响较大,而对支撑辊挠度及工作辊与轧件间的压扁影响不大;辊间压力在支撑辊端部位置存在峰值.以上模拟计算结论均符合轧制理论及现场实际.     

冷轧四辊轧机弹性变形在线模型

为提高轧机弹跳值的计算精度,开发一种四辊轧机弹性变形的在线计算模型,模型中将轧机弹性变形分为辊系弹性变形和轧机牌坊弹性变形;综合考虑各影响因素,设计辊系和轧机牌坊弹性变形的模型结构。基于所设计的模型结构和测试方案,针对某1 800 mm单机架可逆冷轧机,采用影响函数法得到支撑辊辊径、工作辊辊径、带钢宽度、轧制力和弯辊力等因素对辊系弹性变形的影响,并建立辊系弹性变形在线模型;通过对轧机的现场测试,回归得到轧机牌坊弹性变形模型中的系数,并应用于该机组中。研究结果表明:采用该模型,辊缝设定值的计算偏差可控制在±0.1 mm以内,表明该模型具有较高的计算精度,满足现场控制要求。     

配备组合式支承辊的四辊冷轧机辊系弹性变形数学模型

为求解配备热装组合式支承辊的板带冷轧机辊系弹性变形,将辊套和辊芯进行分段离散,并考虑辊套装配凸度以及辊套与辊芯之间的弹性压扁,根据工作辊、辊套及辊芯之间的变形协调以及力平衡条件,采用影响函数法推导出热装组合式支承辊辊系弹性变形数学模型,并编程求解辊系弹性变形,分析不同弯辊力、窜辊量以及带材宽度对辊系弹性变形的影响.实验结果表明:随着工作辊弯辊力和板宽度的增加,组合式支承辊辊间压扁产生由中间凸到中间凹的变化,且横向分布趋于均匀,随着工作辊窜辊量的增加,辊间压扁出现非对称分布,且非对称程度逐渐增大,窜辊量为100 mm时左右两端的辊间压扁差值超过30 μm;弯辊力变化和窜辊量对组合式支承辊挠度的影响分别不超过0.7 μm/(10×104 N)和0.8 μm/100 mm,带材宽度变化对挠度的影响达1.8 μm/100 mm.     

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。     

热轧带钢金属横向流动及影响因素

提出了一种分析热轧带钢金属横向流动问题的新方法.首先使用ANSYS软件建立辊系-轧件静力学耦合模型,计算并提取变形后工作辊有载辊形曲线;然后使用ANSYS/LS-DYNA建立动力学分析模型,采用己得到的有载辊形曲线,模拟带钢轧制过程,求解得到沿带钢全宽的横向流动状态;并进一步分析了弯辊力、工作辊辊形以及来料凸度变化等因素对带钢金属横向流动的影响,得到基于插值计算的带钢横向流动计算模型.有限元方法验证了计算模型的可靠性.     

热轧带钢金属横向流动及影响因素

提出了一种分析热轧带钢金属横向流动问题的新方法.首先使用ANSYS软件建立辊系-轧件静力学耦合模型,计算并提取变形后工作辊有载辊形曲线;然后使用ANSYS/LS-DYNA建立动力学分析模型,采用已得到的有载辊形曲线,模拟带钢轧制过程,求解得到沿带钢全宽的横向流动状态;并进一步分析了弯辊力、工作辊辊形以及来料凸度变化等因素对带钢金属横向流动的影响,得到基于插值计算的带钢横向流动计算模型.有限元方法验证了计算模型的可靠性.     

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.     

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.     

热带轧机支撑辊辊型曲线的影响因素

在采用影响函数法分析四辊轧机轧辊弹性变形的基础上,以某1 250 mm热带轧机为对象,研究了四辊热带轧机支撑辊辊型曲线各种影响因素对辊间压力及带钢出口凸度的影响规律,为支撑辊辊型曲线优化设计提供了重要的理论依据.研究结果表明:倒角长度、倒角高度、倒角类型以及辊身凸度均对辊间压力分布和带钢出口凸度具有较大的影响,在进行辊型曲线优化设计时应根据现场实际选择合适曲线类型和参数范围,同时保证轧机的凸度控制能力满足生产要求.     

异步冷轧极薄带材轧制负荷的研究

对三种不同厚度的15号钢薄带轧制到按常规轧制最小可轧厚度以下的范围,测定每道的压力、力矩,张力,延伸率、慢辊前滑及快辊转速,并使用了一种能鉴别工作辊辊身两端有无压靠发生的特殊实验方法。提供了在各种工艺条件下的快辊前滑、慢辊后滑、轧制压力、轧制力矩随压下率变化等实验曲线,指明了异步轧制极薄带材时轧制负荷变化的特有规律。还提供了计算轧制力和估计辊端有无压靠的方法。     

连续退火炉内双锥度辊辊形参数对带钢跑偏的影响

针对连续退火炉实际生产过程中的跑偏问题,运用ABAQUS有限元软件建立炉辊--带钢动态仿真模型,定量计算了连续退火炉内双锥度辊辊形参数对带钢跑偏的影响,并分析了带钢的横向压应力以及产生的瓢曲变形.计算结果显示双锥度辊辊形对炉内带钢跑偏有明显的抑制作用,且随着锥度段总辊径变化量、辊径变化量比值和张力的增加,以及平直段长度的减少,带钢的跑偏量逐渐减少,最大横向压应力逐渐增大,使带钢发生瓢曲变形的概率增加.根据以上计算结果,建立带钢跑偏量的计算模型,并结合瓢曲变形理论,为进一步对加热段双锥度炉辊辊形和张力设定的优化提供了依据.     

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.     

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     

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.     

四辊冷轧机轧辊弯曲和压扁变形的有限元分析

借助Marc有限元软件,采用三维弹塑性有限元法对四辊冷轧机冷轧过程进行了模拟,同时对轧辊变形进行了分析·计算模型中将辊系变形与带钢变形统一考虑,并解决了轧件与辊系之间的耦合问题,避免了采用假定或迭代方法确定轧制力分布时产生的误差·采用逐步收敛的求解过程使计算结果精确、可靠·在不同的轧制条件下,得出了带钢宽度、弯辊力等参数对辊系弯曲、工作辊接触弧上的压扁变形、板宽方向的压扁变形和有载辊缝的影响,为板形分析与控制提供了一种新的计算方法和参考数据·     

基于遗传算法的UCM双机架冷轧机弯辊力设定模型

建立了宽带铜6辊紧凑式冷轧机组弯辊力设定综合模型,以提高带铜板形质量．采用大型通用有限元软件建立了辊系弹性变形三维有限元模型,结合工业轧机整体取样,分析了双机架冷轧机多轧程各道次带铜板形比例凸度变化,确定了板形的主要影响因素;以板形良好为目标、双机架弯辊力的相对余量均匀作为约束条件,建立了基于遗传算法的工作辊和中间辊的弯辊力设定数学模型．本模型应用于1500mm6辊UCM大型工业轧机连续轧制试验取得明显改善带钢板形和提高对带钢来料凸度波动变化适应能力的实际效果．