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.     

不锈钢冷连轧板带的表面粗糙度建模

针对不锈钢冷连轧生产工艺的特点,在引入转印率和遗传因子概念的基础上,通过深入的理论分析,推导出带钢表面粗糙度理论模型.首先通过SUS430不锈钢冷轧润滑实验进行表面粗糙度研究,定量分析压下率、来料厚度、带钢变形抗力和乳化液工艺参数等对转印率和遗传因子的影响,给出了轧辊粗糙度衰减函数方程,并对末机架入口带钢表面粗糙度进行近似求解,最终建立了不锈钢冷连轧成品板面粗糙度数学模型,并将其应用到冷连轧生产实践中.统计结果表明,粗糙度模型计算值与实测值的相对误差小于634%,该模型具有较高的精度和较好的泛化能力.     

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.     

变形区润滑油膜对冷轧板带材表面质量的影响

冷轧后板带材表面质量主要取决于辊面粗糙度和变形区润滑油膜。本文研究了轧辊与轧件原始粗糙度以及压下率等因素对轧后板面光洁度的作用.为获得光洁度高的板带材表面,应选择光洁度高的辊面与采用最佳压下率轧制。     

基于轧制界面表面粗糙度特征的板带轧机混合润滑特性研究

综合运用平均雷诺方程、Christensen随机粗糙峰分布理论、摩擦润滑理论和金属轧制变形理论,建立考虑表面粗糙度特征影响的轧制工作界面混合润滑模型,并采用该模型系统分析基于不同表面粗糙度方向、压下率、轧制界面膜厚比、接触载荷比、界面流体压力和接触面积比等混合润滑摩擦性能参数随润滑油卷吸速度或工作区位置变化的情况。研究结果表明:粗糙度横向分布更有利于润滑性能的提高;在相同表面粗糙度下,随着压下率增大,接触面积比和膜厚比减小;在相同压下率下,膜厚比随工作界面润滑油卷吸速度的增大而增大,而接触载荷比和接触面积比随之减小;工作界面表面粗糙度对界面流体压力分布有较大影响,在表面粗糙度最小处流体压力最小。     

金属塑性加工工作界面非稳态润滑轧机振动控制

针对轧机垂直系统经常发生的自激振动现象,综合运用轧制理论、流体力学理论、润滑摩擦理论以及机械振动理论,建立考虑辊缝非稳态润滑过程轧机系统振动模型。该模型综合运用工作界面上的轧制力模型、界面摩擦模型、工作辊运动模型构成的界面薄膜约束多重耦合模型,定量分析一些主要参数对轧机垂直自激振动临界速度和振幅的影响。研究结果表明:轧制润滑乳化液的黏度越大,振动的临界速度越低;轧件的出口厚度越小,入口厚度越大,振动临界速度越低;轧件的变形抗力越高,振动临界速度越低;轧辊、轧件的表面粗糙度越高,轧机振动临界速度越高;轧辊半径越大,振动临界速度越高;轧机垂直系统本身的正阻尼(工作辊间阻尼以及压下油缸阻尼)越大,振动临界速度越高,振幅也越小;轧制速度越高,振幅越大。     

高速轧制工作界面表面形貌对混合润滑状态下冷轧过程的影响

根据平均Reynolds方程、Peklenik表面模式参数理论和混合润滑条件下大体积塑性变形理论,建立混合润滑状态下冷轧板带分析模型.系统分析混合润滑状态下,基于工作界面表面形貌,工作界面油膜厚度、摩擦因素随速度和压下率变化的情况;以及基于不同的压下率和表面形貌,界面压力、接触面积随工作区位置变化的情况.分析结果表明:在表面粗糙度所有排列方式中,油膜厚度随着压下率增大而下降,表面粗糙度横向排列产生最高的油膜厚度,表面粗糙度纵向排列产生最低油膜厚度.对于同样的压下率,随着界面无量纲速度的增大,表面粗糙度横向排列有最小的油膜厚度增量,表面粗糙度纵向排列产生最大的油膜厚度增量;表面粗糙度纵向排列下的摩擦因数最大,横向排列下的摩擦因数最小,各向同性排列介于两者之间;压下率越高,摩擦因数越高.表面粗糙度横向排列情况下,界面应力的分布要平缓得多.     

平整轧制压力预测的边界润滑弹塑性模型

平整工艺是使冷轧薄钢板获得一定表面形貌和粗糙度的关键工序,准确预测平整轧制压力的大小是进一步研究其形貌复映关系的理论基础。针对平整工艺压下率s一般小于10%的特点及其润滑特征建立了轧制压力预测的边界润滑弹塑性模型。通过理论计算表明:在s<10%时,轧辊的弹性变形和钢板的弹性恢复对轧制力预测有显著影响,是不能忽略的。使用 130型两辊轧制实验机,压下率为4.6%～24.4%的实验证明:该模型的理论计算结果与实验结果相对误差小于20%,比边界润滑刚性模型(其相对误差小于30%)具有更高的准确性。     

高速轧机工作界面非稳态润滑过程界面动力学特性

综合运用轧制理论、流体力学理论、摩擦润滑理论,建立考虑非稳态润滑过程轧机系统力学模型.该模型综合运用界面摩擦模型、轧制力、轧制力矩模型、流体动力润滑模型构成的多重耦合模型,定量分析高速轧机工作界面非稳态润滑过程界面动力学特性.研究结果表明:对于较小的压下率,摩擦应力很小,摩擦应力最大值发生在入口和出口的边缘处,并且在较小的压下率下油膜压应力变化非常小;在较大的张应力条件下,工作区压应力低,油膜剪切应力小,压力梯度也相当小;摩擦应力在入口和出口边缘达到最大;随着张应力的减小,油膜压力增大,剪切应力增大更快,最终达到了润滑油抗剪强度;在全膜润滑或者表面粗糙度很小的情况下,轧制力的平均值和轧制力变化的幅度随着压下率的增加而增加,轧制力的最小值几乎一样,不受表面粗糙度和压下率变化的影响;轧制力矩的变化趋势和轧制力的变化非常相似,然而对于带材表面粗糙度很大的轧制过程,轧制力矩的变化幅度比轧制力的变化小.     

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。     

干平整中工作辊与带钢表面粗糙度对摩擦系数影响的研究

针对干平整轧制过程中工作辊与带钢表面粗糙度对摩擦系数的影响仅能定性分析、不能满足生产需要的问题,经过大量的现场试验与理论研究,充分结合平整机组的设备与工艺特点,基于粗糙度的基本理论,根据干平整轧制过程中摩擦特点构造了反映工作辊及带钢表面粗糙度与摩擦系数之间一一对应关系的数学模型,提出了相应的模型计算策略,并将其应用到宝钢冷轧薄板厂1 220平整机组的生产实践,定量分析了工作辊及带钢表面粗糙度对摩擦系数的影响,有效地提高了轧制压力的预报精度与产品质量,取得了良好的使用效果,具有进一步推广应用价值。     

四辊可逆冷轧机轧制润滑工艺实验研究

在四辊可逆冷轧机上用A,B,C和D 4种冷轧乳化液对St12带钢进行了轧制润滑工艺实验,分析比较了在相同轧制条件下4种轧制乳化液对轧制力、带钢表面反射率、带钢和轧辊表面温度等的影响规律.分析了轧制力和轧制速度的关系,利用实测轧制力数据和数学模型计算得到了摩擦因数.较好的油品润滑能力顺序为B,C,D和A,冷却能力顺序是A,C,D和B,带钢表面反射率顺序是B,D,C和A.实验研究结果对油品开发与评价,优化轧制润滑工艺参数和提高板面质量具有重要的理论和实际意义.     

1700热连轧机轧辊磨损模型研究

以国内某1700热连轧机为对象,研究了轧辊磨损模型,分析了影响轧辊磨损的各种因素.编制离线仿真程序,计算某一轧制周期工作辊磨损.结果表明工作辊磨损形状近似箱形,受带钢宽度影响较大,带钢长度是影响磨损量的一个重要因素,一个轧制周期后,F7工作辊中心磨损约为302μm.将程序计算得到的轧辊磨损曲线与采用高精度磨床测量得到的实际磨损曲线比较,两者吻合较好,表明此轧辊磨损计算模型具有较高的计算精度.     

热轧中厚板氧化铁皮控制技术

为了探究热轧中厚板氧化铁皮控制方法,分析了氧化铁皮的影响因素并提出相应的控制方法.试验及生产实践结果表明:降低Si和Mn含量,在成分中加入合金元素Gr可以有效抑制氧化铁皮;采用微正压、微氧化气氛快速加热对氧化铁皮有较好抑制作用;保证1 173℃以上的除鳞温度和合理除鳞设备参数,采用高温快轧、低温精轧的轧制节奏可以有效抑制中厚板氧化铁皮;轧制速度和压下率对氧化铁皮厚度和板面粗糙度有显著影响,压下率和轧制速度越大,氧化铁皮厚度和表面粗糙度越小.     

21%Cr铁素体不锈钢成型性能和表面起皱研究

以21%Cr铁素体不锈钢为研究对象,研究了热轧退火及冷轧润滑对带钢中织构和晶粒簇的影响.结果表明:热轧退火再结晶不完全时,成品带钢中心处的晶粒簇明显,且带钢厚度方向上织构梯度很大,使得带钢在成型过程中表面起皱和各向异性明显;冷轧过程不进行润滑时,与采用冷轧润滑的成品带钢相比,带钢厚度方向上的织构梯度增加,γ纤维织构的强度降低,使得带钢的成型性能恶化;当热轧退火使带钢发生完全再结晶,并在冷轧过程中进行充分润滑时,则可使成品带钢同时获得较好的成型性能和抗表面起皱性能.     

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     

PC轧机轧辊磨损预报

采用分段离散的方法,对宽带钢热连轧过程进行了模拟仿真,分析了PC轧机精轧轧制过程中交叉角、弯辊力对辊间压力和轧制压力分布以及轧辊磨损的影响,并结合轧辊磨损实测数据,对轧辊磨损进行了预报研究,研究结果对于板形控制有一定的借鉴作用.     

连续铸轧辊套传热分析

在连续铸轧中,金属液经铸嘴装置连续不断地注入2个相向旋转、内部通水冷却的铸轧辊的辊缝中间,金属液在辊缝中冷却、凝固结晶并经轧制成形.作者通过建立铸坯与铸轧辊辊套之间强温变耦合特性的界面接触热导模型及铸坯和铸轧辊辊套传热数学模型,对铸轧辊与铸坯的温度场进行了仿真,并分析了辊套的厚度、导热系数和表面粗糙度对辊套温度分布的影响.通过仿真分析发现辊套外表面温度在铸轧区变化剧烈,辊套进入铸轧区入口处温度开始急剧上升,但最高温度并不在出口处,而是在轧制区靠近出口处.辊套离开铸轧区后温度开始下降,进入入口处时温度降至最低;界面导热能力随辊套表面粗糙度减小、辊套材料的导热系数增大、辊套厚度减小而增大.     

两次冷轧压下率分配对IF钢深冲性能的影响

为提高IF钢深冲性能,以热轧带钢为原料,采用两次冷轧的实验方法,在实验室冷轧机上进行润滑轧制·冷轧实验表明,在总压下率一定的情况下,两次冷轧压下率的分配是影响IF钢深冲性能的关键·实测轧制试件的r值,得出在总压下率一定时,两次冷轧比一次冷轧的塑性应变比r值要高;同时得出一次冷轧压下率较小,二次冷轧压下率较大时,可使r值提高;如果冷轧总压下率适当提高,也可使r值提高;两次冷轧压下率均为75%时,r值可达3 2以上·通过对轧制试样的ODF织构分析,表明与实测r值一致·对显微组织观察表明,晶粒呈等轴状时有利于深冲性能·     

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.