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。     

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.     

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。     

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轧机的板形控制

提出界定轧机板形控制性能的辊缝调节特性空间（CQ－CH－q）及评价的主要参数：辊缝基本凸度及可调度、辊缝刚度、弯辊调控幅度、辊缝曲线四次分量可调度和辊间接触压力峰值．分析了板形控制的“柔性辊缝策略”与“刚性辊缝策略”．提出采用“交接触长度（VCL）支持辊”以改善连轧机组的板形控制性能，并在生产中应用．     

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.     

CSP热轧CVC工作辊凸度范围的分析及选择

为更好地发挥CVC工作辊凸度调控能力,保证带钢板形质量,现场跟踪测试某CSP热轧生产线CVC工作辊实际窜辊情况,发现不同机架CVC工作辊辊形在使用过程中表现出窜辊形式的多样性,并反映出凸度控制能力不合适等问题.在对热轧不同机架的板形控制特点、热轧工作辊磨损对凸度调控能力的影响、CSP各机架不同的弯辊调控功效以及CSP大压下率的特点进行分析研究的基础上,提出了CSP热轧F1～F7机架从强到弱的CVC凸度控制能力选择原则,并相应给出了正态分布、抛物线分布、均匀往复窜辊三种不同的窜辊策略.     

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.     

冷轧CVC轧机板形控制技术

介绍了在世界各国及我国各钢铁企业冷轧中得到广泛应用的连续可变凸度（cvc）轧机技术,阐述CVC串辊、弯辊技术调整轧辊辊缝实现板型控制和AGC厚度控制原理。     

先进变凸度工作辊辊形及其控制特性

跟踪某2250 mm热轧生产线CVC辊形实际窜辊数据发现,连续变凸度(CVC)辊形常窜到两端极限位置.分析表明,CVC辊形的二次凸度调控能力随带钢宽度减小而呈二次方下降趋势,表现出对较窄带钢凸度控制能力的明显不足.Smart-Crown辊形也存在同样问题.提出一种新的先进变凸度(AVC)工作辊辊形曲线,其二次和四次凸度与窜辊量呈线性关系,且随着四次凸度控制能力的增大,二次凸度控制能力随带钢宽度的变化明显放缓,有助于提高宽带钢或超宽带钢轧机对不同宽度带钢的板形控制能力.     

WRS轧机板形控制机能的实验研究

为了深入探讨WRS轧机的板形控制能力,采用正交设计的方法在WRS模拟机上进行了弯辊力与工作辊移动量对板凸度与边部减薄控制效果的双因素实验.试验结果表明,弯辊力是板形控制的显著因素,随着工作辊的移动其控制效果明显增强,因此WRS轧机比四辊轧机具有更强的板形控制能力.     

宽带钢四辊冷连轧机边降控制辊型配置

针对某1,700,mm宽带钢四辊冷连轧机在生产过程中易出现支持辊磨损严重且不均匀,轧机板形控制能力明显不足,第1、2架轧机的弯辊力经常达到最大值,带钢的边降控制波动较大等问题,采用大型有限元软件ANSYS9.0建立了轧机辊系与轧件一体化三维有限元仿真模型,研究了不同工况、不同辊型配置下的工作辊挠曲变形、带钢金属横向流动及工作辊和支持辊间的辊间接触压力分布等,对比分析并设计了用于带钢边降控制的辊型配置新方案,投入现场连续应用后,取得了比较明显的板形控制效果,带钢比例凸度由1.20降至1.05,板形平坦度由原来的15,IU降至9～10,IU,带钢两侧边降同时达到7,μm以内的比率为92.7%.     

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.     

CVC热连轧机的板凸度计算模型

针对中国宝山钢铁集团公司CVC热连轧机组,提出一种新的板凸度分配设定方法·首先计算出热连轧机组总的轧件比例凸度变化值,然后按各机架压下率占整个机组总压下率的比例,将总比例凸度变化值分配给各机架,进而可计算出各机架轧后板凸度·通过适当分配各机架的板比例凸度和板凸度,可在不产生板形缺陷的条件下,充分发挥CVC轧机的能力,以期得到符合要求板凸度的成品·采用此方法进行板凸度分配设定,同时结合辊系弹性变形模型、工作辊热凸度计算模型、CVC工作辊横移设定模型、负荷分配模型等,开发了计算板凸度调整和CVC工作辊横移设定的软件·利用所开发的软件对现场生产条件进行计算,其结果优于现场设定结果     

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.     

六辊冷轧机的弯辊力组合板形控制策略

针对现有六辊轧机对使用两组弯辊力进行四次板形控制的理论不足,提出了弯辊力组合板形控制策略.利用Marc有限元仿真计算软件建立辊系--轧件耦合模型,分析工作辊弯辊力与中间辊弯辊力板形调控特性的差别.在此基础上通过理论推导,建立了弯辊力组合板形控制策略的两种实现方式——在线闭环控制模型与基于弯辊力组合系数的设定参数在线调节方法.现场应用结果表明,弯辊力组合板形控制策略能够充分利用工作辊弯辊力与中间辊弯辊力板形调控特性的差别进行配合调节,对长期困扰生产的四次板形缺陷实施快速精确的控制.     

CVC轧机的应用及技术问题分析

文章主要分析了CVC轧机的板形控制原理,应用中轴向力、磨损、轧辊热凸度及设备结构等技术问题。     

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·     

2250 CVC热连轧机工作辊辊形改进与应用

针对2250热连轧机F5架(CVC)工作辊窜辊行程利用率低、窜辊分布曲线中心偏移,以及CVC工作辊磨损严重且不均匀等问题,建立CVC辊形设计数学模型,结合现场实际应用情况提出武钢2250热连轧机F5架改进的CVC辊形曲线,并给出改进CVC辊形的不同宽度带钢辊缝凸度调节能力的方法;在2250热连轧机下游F5架采用改进的CVC辊形曲线进行工业轧制实验。研究结果表明:CVC轧辊窜辊行程利用率由66%提高到80%,磨损更均匀化。     

四重铝箔轧机工作辊辊形曲线的优化

针对国内某四重铝箔轧机生产装饰箔时出现的二肋浪形问题,根据板形理论分析认为箔材轧制中产生二肋浪形的原因是工作辊对应区域的等效凸度过大.分析了热膨胀和冷却、工作辊粗糙度和工作辊曲线等因素对工作辊等效凸度的影响,确定现场条件下影响工作辊对应区域等效凸度的主要因素为工作辊曲线参数,参考相关文献推导了铝箔轧机工作辊曲线表达式,对采用不同凸度、不同半角时的工作辊曲线进行了对比,从中选出适合当前工况下的工作辊曲线.采用该工作辊曲线进行现场实验,实验结果表明通过提高工作辊曲线半角角度可使二肋浪问题得到解决.