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。     

基于影响函数的轧机辊系变形分析及板形预报

在设计、改造板带轧机,以及控制和改善板形时都要对轧机辊系弹性变形进行考虑。采用影响函数法,根据所给出的计算模型对某１８５０轧机轧辊辊系变形进行了分析,并利用分析结果对其板材横向厚差进行了预报,预报结果表明该方法是正确的。     

轧机辊系弹性变形的有限元计算

建立了分析轧机辊系弹性变形的有限元方程和边界条件，在计算模型中首次考虑了辊间非线性接触摩擦，分析了在接触非线性条件下辊间载荷分布和辊缝形状的变化规律，考题计算与实验结果吻合，这为板带轧机设计、轧制工艺优化、板形控制等提供了一个高精度的分析方法。     

HC轧机辊间接触压力分布及辊系变形计算(HC轧机板形控制机能的研究之一)

本文采用整体模型与分割模型相结合的方法计算HC轧机的辊系变形。采用整体模型并利用功的互等定理和积分方法计算弯曲和剪切变形;采用分割模型的影响函数法导出辊系接触变形计算的统一表达式;考虑轧件弹性变形对出口板厚分布的影响;利用迭代法计算辊间接触压力分布和出口板厚分布。为进一步研究HC轧机提供了理论基础。     

六辊CVC轧机轧辊弯曲和压扁变形的有限元分析

采用非线性弹塑性有限元法,利用大型非线性有限元软件MSC.Marc建立了六辊CVC轧机轧制过程三维有限元仿真模型。模型将辊系弹性变形与轧件弹塑性变形耦合在一起,进行统一建模与分析。运用该模型分别改变工作辊弯辊力、中间辊弯辊力、中间辊横移量进行有限元模拟,得到了工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊横移对六辊CVC轧机轧辊弯曲和压扁变形的影响规律。所建模型与分析结果可为六辊CVC轧机的板形控制研究提供理论数据与参考依据。     

四辊轧机辊系的横向自由振动

为研究轧机辊系沿辊身长度方向的振动特性及其对板带材板形质量的影响,以四辊轧机为研究对象,将工作辊和支撑辊看作弹性连续体,辊间接触认为是Winkler弹性基础,建立轧机辊系的横向振动模型.根据欧拉-伯努力梁理论,采用模态叠加法对轧机辊系自由振动耦合方程进行求解,得到四辊轧机辊系横向振动的自然频率、主振型和振动方程.对宝钢2030冷轧机组进行数值模拟,分析其辊系横向振动特性.研究结果表明:四辊轧机辊系横向振动包括2个无限序列的自然频率ω1n和ω2n;辊系横向自由振动由2种振动模式组成,即低频的同步振动和高频的异步振动;辊系横向振动中模式起主要作用,低阶时工作辊的振动比支承辊的振动剧烈;高阶时支承辊振幅大于工作辊振幅,奇数阶振幅大于偶数阶振幅;轧辊横向振动对带材板形质量有重要影响.     

DC轧机辊系变形的研究：DC轧机开发研究之II

DC轧机是一种通过工作辊的偏移和交叉来实现板厚板形综合调节的新型四辊轧机。本文采用分割模型的影响函数法计算这种轧机的辊系变形,为这种新型轧机的开发研究提供理论依据。     

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.     

HC轧机辊系优化设计

本文在采用分割模型影响函数法计算辊间接触压力基础上，对ＨＣ轧机辊系进行了优化设计，优化值符合实际使用情况．     

20辊森吉米尔轧机轧制过程中的辊系受力分析

基于20辊森吉米尔轧机辊系结构,建立了辊系工作辊、第一中间辊、第二中间驱动辊和第二中间从动辊的力学模型.依据某硅钢厂ZR-22BS-42型森吉米尔轧机轧辊参数和轧制计划,利用C++编程,计算了轧制过程中辊系各轧辊间接触力及各轧辊所受合力.结果表明:工作辊S与第一中间辊O接触力最大,最大值发生在轧制第2道次;第二中间驱动辊Ⅰ与支撑辊B接触力最小,最小值发生在轧制第1道次;轧制第1道次的辊系支撑辊B和C所受合力较小,相对于静压时辊系支撑辊受力降低70％以上.     

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.     

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.     

宽带钢冷轧机辊系纵向刚度特性对比

针对目前广泛使用的CVC和HC两种主要轧机机型,利用大型有限元软件ANSYS 9.0建立了三维辊系有限元模型,分析了不同机型的四辊和六辊轧机在不同窜辊、弯辊工况下的轧制力纵向刚度和弯辊力纵向刚度的变化情况.在相同工况下的四辊轧机的轧制力纵向刚度要大于六辊轧机.中间辊窜辊或工作辊窜辊对HC轧机的轧制力纵向刚度和弯辊力纵向刚度的影响要大于CVC轧机.     

轧辊偏移条件下六辊轧机的板形调控特性

为提高冷轧带钢六辊轧机辊系的稳定性,目前常采用轧辊偏移方法.本文通过ABAQUS有限元软件建立辊系-轧件一体化耦合模型,对不同轧辊偏移辊系进行受力分析,揭示了不同轧辊偏移条件对六辊轧机板形调控特性的影响规律.结果表明,中间辊正向偏移轧制时,工作辊弯辊力对二次凸度调控功效最好,对四次凸度影响较大;在四种偏移方式条件下,中间辊弯辊力在0~300 kN范围内对带钢二、四次凸度调控功效基本相同;中间辊正向偏移轧制时,中间辊弯辊力在300~500 kN范围内对带钢二次凸度调控功效最好;工作辊正向偏移轧制时,中间辊弯辊力对四次凸度影响较大;不同轧辊偏移条件下中间辊窜辊对带钢二次凸度调控趋势基本相同,且负窜辊对二次凸度的调控功效优于正窜辊,工作辊正、反向偏移轧制条件下中间辊窜辊对四次凸度影响较大.     

冷轧机工作辊弯辊控制系统模拟

冷轧机弯辊集自动控制技术、液压伺服技术、流体动力学、轧制辊系变形等学科于一体,用传统传递函数建立的系统数学模型计算结果与实际差距较大.本文基于MATLAB的SIMULINK平台,应用影响函数法精确地计算了弯辊缸的负载等效刚度,建立了能够详尽描述弯辊系统的数学模型.模拟结果表明,半闭环弯辊系统的阶跃响应时间为0.115 s,与实测阶跃响应吻合.考虑管道影响后,实际弯辊力响应时间为半闭环弯辊系统的2倍.     

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.     

2250 CVC热连轧机支持辊辊形研究

针对2250 CVC热连轧机支持辊磨损严重、不均匀且出现剥落问题,提出与2250热连轧机CVC工作辊相匹配的支持辊新辊形CVR（CVC-VCR Compounded Roll）,采用通用有限元软件ANSYS建立辊系三维弹性变形模型,并在F3机架上进行工业轧制试验。研究结果表明：与原辊形配置相比,CVR辊形配置不仅增加了弯辊力的调控范围,辊缝横向刚度增加11.5%以上,而且轧制过程服役前期和后期的辊间压力分布不均匀度分别降低28.17%和29.1%,辊间压力峰值分别下降27.56%和24.49%;新支持辊CVR自保持性较好,可稳定发挥其性能。     

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.     

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.