冷连轧过程控制变形抗力模型的自适应学习

以考虑冷连轧带钢轧制过程变形区金属塑性变形以及入口、出口弹性变形的变形抗力模型和Bland Ford Hill轧制力模型为基础,将实测轧制力值代入轧制力计算模型建立起以变形抗力后计算值为未知量的非线性方程,求解该方程可以得到变形抗力后计算值,进而通过指数平滑法计算出变形抗力模型中的自适应学习系数·实际应用表明,由该方法得到的变形抗力后计算值的精度和稳定性能满足模型在线控制要求,可以提高在线控制变形抗力模型和轧制力模型的计算精度·     

考虑轧辊和轧件弹性变形时冷轧薄板接触弧长的确定及轧制压力计算

本文在计算冷轧薄板接触弧长度和轧制压力时,不仅考虑轧辊弹性变形,而且也考虑轧件弹性变形。把变形区分为入口弹性区、塑性区和出口弹性区。应用弹性力学基本方程、塑性条件和平板压缩理论导出了入口弹性区和出口弹性区单位宽度轧制力公式及塑性区平均单位压力公式。应用弹性接触理论和变形区的几何关系导出了计算冷轧薄板接触弧长度公式。最后给出了考虑轧辊和轧件弹性变形时计算冷轧薄板的总的轧制力公式。本文公式比目前广泛采用的Bland—Ford公式和M.D Stone公式简便,不用迭代和查表能直接计算出接触弧长度和轧制压力,因此计算精度较高。不仅适用于一般工程计算,而且也能为在线控制的电子计算机提供较为精确的轧制力数学模型。     

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·     

在线高精度中厚板凸度计算模型

基于普通中厚板四辊轧机,利用影响函数法分析了轧件宽度、轧制力、工作辊和支撑辊尺寸和弯辊力对有载轧辊凸度的影响,并根据大量计算数据进行回归,得出在线有载轧辊凸度计算模型·分析了轧件入口凸度对出口凸度的遗传效果,综合有载轧辊凸度模型和板凸度遗传系数模型得到在线板凸度计算模型·该模型合理地考虑了轧辊变形和轧件横向流动的影响,能够真实反映出口板凸度的大小,计算精度高,是在线板形和板凸度控制的有效工具·     

耦合分析轧件塑性变形与轧辊弹性变形的方法和应用

发展了一种耦合分析轧件塑性变形与轧辊弹性变形(压扁)的方法。方法考虑了轧件塑性变形与轧辊弹性变形的相互影响,通过在轧件与轧辊的接触面上建立力的平衡方程实现耦合;在耦合的基础上用刚塑性有限元法分析轧件的塑性变形,用边界元法分析轧辊的弹性变形。耦合分析所得单位压力,前滑,中性角等比刚体轧辊的要低。用耦合分析方法分析轧制过程能提高分析的精度。     

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．     

冷轧薄板轧制变形区长度计算

本文视轧机工作辊为半无限体,用其表面压力、切力的位移公式求解工作辊在轧制变形区内的弹性压扁;依据变形区的四个边界条件,采用离散数值积分法,计算出塑性变形区及其出、入口弹性变形区的长度;根据金属在变形区内的流动速度,确定纵、横向摩擦力的方向。将计算结果与有关文献的计算结果进行比较,本文的计算方法能确切地反映轧制变形区长度沿横向的分布规律。这为正确计算轧制压力的横向分布以及辊系变形提供了理论依据。     

铝箔轧制力的计算

从铝箔轧制过程的实际出发,提出一个能够反映铝箔轧制过程物理变化规律的计算铝箔轧制力公式。本公式考虑铝箔入口和出口弹性变形和轧制铝箔两侧轧辊辊身端部弹性接触压力对轧制力的影响。本公式计算精确而且简便。     

板带轧制过程考虑滑动与粘着摩擦的轧制力模型

将轧制变形区分为滑动摩擦区和粘着摩擦区,得到适用于带钢热轧过程的改进卡尔曼(KARMAN)微分方程,给出轧制力数值计算公式。结合变形区入口与出口的边界条件,采用龙格-库塔(Runge-Kutta)法交替求解前滑区与后滑区的单位压力分布,2个接触弧角相交处就是中性点,通过对单位压力与摩擦应力进行数值积分得到轧件的轧制力,再根据希齐柯克(Hitchcock)公式迭代计算多次得到最终轧制力。最后,分析新型轧制力模型应用于热连轧机组面临的问题,给出热轧过程摩擦因数对单位压力分布与轧制力的影响规律,并通过布伦特(Brent)方法实现对热轧过程摩擦因数的软测量,指出摩擦因数在1个轧制周期内的演变规律,为热连轧过程摩擦因素在线模型的建立与新型数值轧制力模型的在线应用提供参考。     

高效实用的板带变形求解方法

针对轧件弹塑性变形与轧辊弹性变形计算分离的弊端,用轧制力分布系数将这2个模型结合起来,并解决了此2个模型之间的耦合问题.理论计算结果在1 700 mm热连轧机组样品进行验证,理论和实践两者符合较好.     

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.     

中厚板生产的高精度轧制力短期自学习

针对国内大多数企业没有安装测厚仪的现状,提出了中厚板生产中无测厚仪下的高精度轧制力自学习模型.模型通过自然对数法进行厚度族的划分,并将用于轧制力自学习的变形抗力参数按照不同的厚度族进行区分,最后模型采用了指数平滑法对各个厚度族内的变形抗力参数进行处理.以高精度弹跳模型为基础,提出将末道次实际出口厚度锁定为目标值的思想进行了各道次变形抗力参数的回归.将该模型实际应用于国内某3 000 mm轧机的过程控制系统中,获得了良好的效果.     

基于目标函数的冷连轧轧制力模型参数自适应

为提高轧制力模型的预报精度,提出了一种基于目标函数的轧制力模型参数寻优方法该方法通过建立轧制力模型参数自适应目标函数,以变形抗力和摩擦系数模型中的自适应系数作为寻优参数,采用Nelder-Mead单纯形算法对目标函数进行求解,从而获得满足轧制力精度的模型自适应系数本文提出的轧制力模型参数自适应方法已应用于某1700mm五机架冷连轧机组.现场应用表明:采用轧制力模型参数自适应后,轧制力模型计算值与实测值的均方差由不采用自适应的129%降至32%,证明该参数自适应方法能显著提高轧制力模型预报精度,满足在线控制要求.     

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.     

斜轧穿孔方式方法论

斜轧属连轧范畴。轧辊开度模型是轧坯塑变过程的理想模式。无扭穿轧时,轧坯材料处于三向受压应力状态。采用角度——长度综合调整工艺方法,将使轧机处于合理使用状态,更好地发挥作用。     

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.     

板坯立辊轧边过程的实验研究

板坯经立辊轧制后 ,头、尾将出现鱼尾 ,边部将加厚 ,板坯横断面呈现“狗骨”形。其变形比较复杂 ,变形机理研究未见报道。本文采用试塑性法对板坯轧边过程进行了实验研究 ,获得了大量的实验数据 ,根据实验数据对各种变形参数在变形区的分布和金属流动规律进行了研究与探索。分析了产生“狗骨”的影响因素 ,定量地确定内部的变形参数 ,这对实现金属变形的精确控制 ,提高产品精度与质量 ,具有重要的理论意义。