连续退火机组张力优化设定技术研究

针对以往连续退火过程中张力制度设定目标不全面,无法同时考虑带材跑偏、热瓢曲、板形及拉窄等问题,经过大量的现场试验与理论研究,充分结合连退机组的设备与工艺特点,在首次提出了一个带钢稳定通板综合控制指标的基础上,以保证带材连退过程中的通板稳定性最佳作为控制目标,将带材在各工艺段内不出现跑偏、热瓢曲等问题作为约束条件,同时兼顾带材板形及拉窄问题,建立了一套适用于连退过程的张力综合优化设定技术,开发出了相应的冷轧带钢连退过程张力综合优化设定软件,实现了连退过程各工艺段内张力参数的综合优化设定,并将其推广应用到生产实践,取得了良好的使用效果,创造了较大的经济效益,具有进一步推广应用的价值。     

带钢板形翘曲变形行为的仿真

针对带钢平整轧制过程中常见的板形翘曲缺陷(C翘、L翘和四角翘)的产生机理与变形规律,应用ANSYS有限元软件,分别建立了带钢的在线有张力翘曲变形模型和离线无张力翘曲变形模型,对两种状态下带钢翘曲变形的力学机理和各因素的影响机制与规律进行了仿真分析.研究认为,板形翘曲缺陷是平整轧制过程中带钢的塑性变形(主要是纵向延伸)沿厚度方向上的分布不均匀引起,而与纵向延伸沿宽度方向上的分布无关.在仿真计算结果的指导下,对某厂连退机组平整后带钢的严重板形C翘问题进行了研究,改进工艺后取得了显著效果.     

六辊轧机轧辊锥度对板形的影响及其补偿技术研究

轧辊磨削过程中因磨削不良会导致轧辊出现锥度缺陷,而锥度缺陷的出现会引起成品带钢出现单边浪的板形缺陷。以六辊轧机为例,结合六辊轧机的设备与工艺特点,首先建立了存在锥度缺陷的辊型模型与锥度缺陷对板形的影响模型,定量分析了单轧辊锥度缺陷、成对轧辊锥度缺陷以及多轧辊锥度缺陷等3种情况下锥度缺陷对板形的影响。随后,在此基础上提出了一套适合于六辊轧机的轧辊锥度缺陷补偿模型,并将其应用到某750UCM可逆轧机与450UCM可逆轧机的生产实践。该模型应用后实现了锥度缺陷对板形影响的在线分析与在线补偿,有效地解决了该轧机的固定幅度的单边浪板形缺陷问题,使得成品带钢的单边浪板形缺陷封闭率从6.25%下降到0.5%以内,给企业创造了较大的经济效益,具有进一步推广应用的价值。     

双锥度辊辊形参数对带钢瓢曲变形的影响

根据连续退火生产实际情况,运用MARC有限元软件,定量计算了连退炉内双锥度辊辊形参数对带钢瓢曲的影响. 模拟发现在双锥度辊锥肩处,带钢张应力和横向应力发生突变,并且带钢横向压应力和等效应力都具有最大值,此处最先发生瓢曲变形,这与现场观测到的带钢瓢曲出现的位置完全吻合. 随着总锥度和锥度比的增大,以及平直段长度和直径的减少,带钢发生瓢曲变形的概率都会增加. 其中平直段长度对带钢发生瓢曲变形的影响最大,总锥度和锥度比其次,平直段直径的影响最小.     

板带轧机板形检测设备系统误差综合补偿技术的开发

充分考虑板带轧机板形检测设备的结构与工艺特点,经过大量的现场试验与理论研究,将经典力学理论与现代计算技术有机结合,首次建立了一套适合于板带轧机板形检测设备系统误差分析模型,给出了相应的误差综合补偿方案,并将其应用到生产实践,对不同张力下检测辊的挠曲、倾斜、磨损等因素进行了综合补偿,大大降低了现场的板形封锁率,给企业取得了较大的经济效益,具有进一步推广应用的价值.     

冷轧带钢轧机的新型板形控制技术

本文介绍一种优越的板形控制技术,它在轧机的出口边通过控制张力分布来影响辊缝中金属的横向流动以补偿带材延伸中的横向变形。此方法通过两个倾斜的短辊使带材获得垂直升降。我们将通过一套连轧轧机的操作运行来描述这一基本理论的研究与实际结果。同传统的轧辊弯曲测角1%相比较,此方法可控制测角到3%。     

相变对两相区连续退火带钢温度和屈曲变形的影响

以低碳铝镇静钢对研究对象,利用有限元数值模拟方法,分别对连退炉内加热段和缓冷段中带钢相变对带钢温度分布和带钢屈曲变形的影响进行研究。研究结果表明:对于在两相区进行连续退火热处理的钢种,在加热段,相变能有效抑制由带钢热应力引起的横向诱导压应力的增大,并且降低带钢温度和横向温差,从而抑制带钢发生屈曲变形,在760~820℃退火时,相变对带钢屈曲变形的抑制作用随着退火温度的升高先增大再减小;在缓冷段,相变减弱了带钢热应力减小横向诱导压应力的作用,并且升高带钢温度,从而使带钢容易发生屈曲变形;退火温度越高,发生相变的带钢越容易屈曲变形。     

梅钢1420 mm连退瓢曲缺陷演变规律及抑制措施

结合梅钢1420 mm连退线结构特点和工艺特征,分析了生产过程中产生瓢曲缺陷的影响因素,并以"0.12C-0.03Si-0.27Mn"系冷轧带钢为研究对象,具体研究了在起炉升温、规格过渡、高低温切换3个过程中瓢曲缺陷演变规律。结果表明:不论何种内外部影响因素,本质上都是造成了带钢在宽度方向上所受应力分布不均匀,当不均匀应力超过钢带的屈服强度时,在张力作用下,出现沿长度方向拉伸或宽度方向拉窄的条状皱褶。采用宏观控制参数,如炉内温度、张力控制、带钢运行速度等,是改善炉内瓢曲缺陷的有效措施。     

铝带坯铸轧板形测控的补偿模型

根据铸轧板形缺陷的表征特点及其评价指标 ,采用铸轧板带的横向板厚分布作为板形控制信号 ,并依此建立了铸轧板形的数学描述 .基于铸轧工艺的特点 ,在铸轧板形实测信号中通常包含铸轧带材横向温差及板凸度所致的两种附加干扰 ,通过具体分析两种附加干扰对铸轧板形测控的影响 ,分别建立了附加温差板形补偿模型和附加板凸度板形补偿模型 .针对某铸轧机实轧工况 ,运用所建补偿模型求得了横向板厚的补偿值 ,并直接对板形检测信号进行修正 ,以期提高板形控制精度 ,避免板控执行机构的误操作 .实测结果表明所建补偿模型正确 ,且处理方法简单 ,可直接用于铸轧板形的控制 .图 1,表 1,参 10     

连退线上带钢张应力横向分布的有限元仿真

为了获得带钢瓢曲发生的临界张力条件模型,建立抑制其产生的有效工艺措施,运用有限元中几何非线性屈曲计算方法,结合冲压领域的弹塑性屈曲理论,定量研究了退火炉内的七项关键因素--导向辊辊形、来料板形、带钢宽度、横向温差、焊缝位置、辊面摩擦系数和总张力--对带钢张应力横向分布的影响规律和作用机制. 仿真发现导向辊辊形、带钢厚度等对张应力横向分布影响最为显著,揭示了瓢曲行为与横向张应力分布的内在关系,为制定抑制"热瓢曲"提供了有效的技术思路,并取得了良好的现场控制效果.     

CLECIM辊式板形仪

轧制时由于沿带材宽度方向张力不均匀分布而引起的板形缺陷,可用新开发的辊式板形仪来连续地监控。它的工作原理是基于薄壁钢筒的局部变形,这种变形是用非接触式的差动线性传感器来检测的。该系统可应用于各种类型的冷带钢轧机上,并能与板形控制装置组合配套。板形的缺陷是由于轧制时沿带材的宽度相对压下量不同而造成的。当各纵向纤维伸长的趋势不同时,较短的纤维将对较长的纤维施加压应力的作用。如果应力的差值(相对于成品的厚度)过大,带材就会产生弯曲和初始的边部波浪。在这种情况下,缺陷是能够直接观察到的,但仅能在带材开卷之后测量到,因为在轧制生产中卷取机的张力很大,足以使所有的纤维都处在被拉伸的状态。在轧制过程中所引起的唯一缺陷是延伸的不均匀分布,这一缺陷是不能用目视识别出来的、是潜在的。 CLECIM公司研制出一种辊式板形仪——PLANICIM,可在轧制过程中测量板带的平直度和检测潜在的板形缺陷。这个辊子安装在导向辊的位置上,可测量应力沿带材宽度上的分布。     

气流激振及涡流测幅式板形仪带钢振幅与板形关系

气流激振与涡流测幅方法是目前在冷轧带钢板形检测中应用最为成功的非接触方法. 以某2 180 mm冷连轧机首次采用的非接触式工业用板形仪SI-FLAT为研究对象,在对板形仪所使用的板形计算模型进行解析分析的基础上,对带钢振动问题的简单情况即欧拉梁的振动问题进行了分析,研究了受迫振动振幅与张应力之间的关系. 同时采用大型有限元软件ANSYS12.0建立了带钢振动仿真模型,分析了不同带钢板形、宽度、厚度等因素下带钢各纵向纤维条之间的相互影响所导致的板形计算误差. 通过实际生产验证了该板形仪所适用的场合.      

带钢平整轧制过程中板形缺陷的遗传和演变规律

应用ABAQUS有限元软件对平整轧制过程进行三维弹塑性建模及仿真研究,通过温度场模拟入口带钢的初始板形缺陷,利用刚性工作辊的辊形变化综合表达各板形控制手段对承载辊缝形状的调控功效。基于以上力学模型,针对具有初始板形缺陷的带钢,仿真研究平整轧制后带钢的板形缺陷及其与初始板形缺陷及平整工艺条件的关系,揭示带钢平整轧制过程中板形缺陷的遗传与演变的规律。仿真计算结果表明,承载辊缝形状是决定带钢板形缺陷遗传和演变的最主要因素,轧前带钢的初始板形缺陷的程度,即最大纵向延伸差的大小,对平整后带钢的板形缺陷仅有一定程度的遗传性影响。     

炼钢连铸热轧一体化批量计划编制模型及实现

为解决钢铁企业生产计划一体化编制时能保证生产物流在各工序间的协调有序和高效运行,通过分析炼钢连铸热轧带钢各阶段的生产目标和工艺约束、物流变化及衔接关系,建立基于多目标优化的一体化批量计划数学模型。按照热轧带钢生产合同的要求,将一体化批量计划编制问题分解为热轧带钢的轧制单元计划、炼钢连铸的组炉和组浇计划。各计划之间既有独立又存在耦合,先编制完成轧制单元计划与组炉计划,然后再将轧制单元计划与组炉计划共同作用于组浇计划,运用基于改进协同进化的遗传算法设计模型求解策略。以某钢铁企业的带钢生产计划编制数据为例进行模型的仿真运行,测试结果表明了模型的可行性,为钢铁企业的一体化批量计划编制提供了一种有效手段。     

软质镀锌薄带钢卷取中边部板形缺陷的产生机理与解决措施

生产中发现原本板形良好的镀锌后带钢,经过卷取成卷运至下道工序(彩涂)再开卷后,带钢边部出现了严重的密集边浪,使带钢因无法涂层而成废次品.通过现场实测分析和运用逐层迭代法对卷取过程中带钢弹性变形行为解析求解,以及定量研究钢卷卷取层数、卷取张力、带钢厚度和板廓负凸度等因素对带钢在卷取状态下的应力场和位移场的影响,揭示出产生这一现象的力学背景.以解析分析结果和现场实测结果为依据,提出了卷取工艺参数的改进方案并投入生产使用,彻底消除了卷取过程产生的带钢边部板形缺陷,使机组的产品板形质量和成材率明显提高.     

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.     

冷轧机的板形控制目标模型

建立了薄带冷轧机的板形自动控制目标设定模型，它以轧后带钢的在线屈曲和后屈曲理论为板形生成的力学判据，以实测带钢温度横向分布为补偿，分别在２０３０ＣＶＣ冷连轧机和１２５０ＨＣ冷轧机上运行成功，生产实绩证明其控制效果优于原用的引进模型，板形质量显著提高。     

带钢拉伸弯曲矫直变形过程仿真研究

带钢拉伸弯曲变形过程的表征是拉伸弯曲矫直工艺研究中的关键,带钢拉伸弯曲变形过程在本质上就是带钢在张力作用下的反复弯曲变形过程.本文建立了可以模拟此变形过程的有限元仿真模型,并对带钢拉伸弯曲变形过程进行了仿真研究,揭示了带钢产生塑性延伸和板形矫正的机理.在此基础上,提出了拉伸弯曲矫直工艺使用制度.     

基于轧前凸度信息的冷连轧机板形平坦度前馈控制方法

提出了基于冷轧前带钢板凸度在线实测信息的板形平坦度前馈控制方法,建立了冷连轧板形平坦度预测控制模型,通过与实际值比较验证了其正确性,并对板形平坦度前馈控制策略和板形平坦度前馈控制模型进行了研究.在此基础上以国内某条在轧机入口装备有板廓检测仪的1550mm五机架六辊UCMW冷连轧机组为对象,建立了一套完整的板形平坦度前馈控制模型和离线仿真系统.仿真结果表明,在前馈控制模型投入的情况下,由于来料带钢板凸度变化所造成的成品带钢板形平坦度波动明显减弱,达到了进一步提高成品带钢板形质量的目的.     

冷轧机工艺冷却系统的优化控制

为优化冷轧机工艺冷却系统的控制,提出冷轧机工艺冷却控制与板形分段冷却控制的各自所需的乳化液流量的计算模型.通过乳化液冷却流量偏差计算出所对应的附加板形偏差量,用于补偿冷轧过程中基本冷却功能与板形控制分段冷却功能二者对不同乳化液流量喷射的工艺要求.进而实现了二种不同工艺功能对冷却流量的优化控制,实现了冷轧过程工艺基本冷却与板形分段冷却之间的组合优化控制,在保证稳定轧制所需的冷却流量前提下,满足了带钢板形质量的良好控制.