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.     

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.     

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.     

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.     

连退炉内炉辊热变形对带钢瓢曲变形的影响

利用有限元法,采用单锥度辊作为炉辊初始辊形,分别通过热应力计算和屈曲分析,连续退火炉加热段和快冷段内炉辊热变形及其对带钢瓢曲变形的影响.研究结果表明:在加热段,炉辊热变形后,随着炉辊温差的增大,炉辊形状分别为双锥度辊、单锥度辊和“M”型辊,且炉辊总锥度随温差增大而减小:当炉辊温差在一定范围之内时,炉辊热变形对防止带钢瓢曲变形有利:在快冷段,炉辊热变形后,炉辊变为双锥度辊,随炉辊温差的增大,炉辊总锥度变大,且带钢更容易发生瓢曲变形.基于计算分析,从炉辊热变形角度考虑,对加热段和快冷段的炉辊的温差控制及炉辊选择给出了合理的建议.     

张力下的板形屈曲临界载荷和宽度分析

针对现场板带材的实际板形瓢曲情况,在分析以往板带材屈曲按全板宽进行计算的解析模型的基础上,文中采用压应力区域作为板形瓢曲变形区域,以反映现场的实际板形情况,并据此建立了张力影响板形瓢曲变形的解析计算模型,获得了不同张力大小情况下板带材的临界屈曲载荷与宽度的变化情况:临界屈曲载荷随张力的增大而增大,而临界屈曲宽度随张力的增大而减小,与现场的实际情况一致.为进一步验证解析计算结果,建立了张力作用下板带材瓢曲的有限元计算模型,仿真计算结果与解析计算结果基本一致.     

退火冷轧钢卷开卷时表面横折印问题

冷轧带钢钢卷在平整机上开卷时,带钢表面有时会出现横折印缺陷. 为了减小带钢表面的横折印缺陷,通过建立平整机开卷过程有限元模型,研究了冷轧带钢钢卷在开卷过程中应力的大小分布及影响因素,分析了开卷张力、板厚、粘结程度和钢卷半径等与产生横折印的关系,提出了减小带钢在打开过程中的反弯和罩式炉中的粘结程度来克服带钢表面横折印缺陷的途径,并发现增大开卷张力有利于减轻或避免横折印的产生,消除了关于开卷张力与横折印关系的错误认识.     

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。     

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。     

连续退火过程带钢板形演变模型及其应用研究

以往对于连退工艺的研究仅仅关注于性能与稳定通板而忽略板形,针对此问题结合连退机组的设备与工艺特点,在考虑到来料板形与炉内不均匀因素(带材跑偏、炉辊辊型、带钢横向温度差、炉辊安装误差等)影响的基础上,将带材沿着横向按照一个有机的整体进行处理,兼顾到上下单元之间板形的相互影响,建立了一套适合于连退过程带钢内部张应力横向分布模型,分析了单元内板形与单元外板形的差异。还提出了一套适合于连退过程的带钢板形演变模型,并将其应用到某1550连退机组的生产实践,模型得到的连退板形的预报值与实测值误差在15%内,且趋势完全一致,为连退机组板形的控制奠定了理论基础。     

冷轧带钢板形翘曲变形过程及规律的解析

针对冷轧带钢生产现场常见的板形翘曲缺陷,应用辛弹性力学方法对因材料纵向延伸在厚度方向上出现不均匀而导致带钢翘曲变形的现象及过程进行了解析研究,通过建立和求解带钢翘曲变形力学模型,推导获得带钢翘曲度大小和不均匀纵向延伸的关系.在选择通用有限元软件验证了基于辛弹性力学方法的带钢翘曲变形力学模型及计算结果的正确性的基础上,计算得到了各个影响因素对翘曲变形的影响规律.计算结果表明,带钢翘曲度大小随着带钢上下表面纵向延伸差和横向与纵向延伸差比值的增大而线性地增大,随着带钢厚度增大而减小,随着带钢宽度增大而呈二次关系增大.最后,应用辛弹性力学方法带钢翘曲变形模型,研究了C翘向L翘的转化现象,建立了C翘转化为L翘的力学模型,获得其转化关系公式,并通过现场实验验证了转化公式的准确性.     

X射线衍射法测量冷轧带钢残余应力

残余应力的不均匀分布是影响板形的根本原因.为了深入了解冷轧带钢残余应力的分布情况,文章采用X射线衍射法对在不同轧制条件下冷轧后带钢的残余应力进行了测量分析,研究了残余应力沿板厚方向的变化、张力对残余应力分布的影响以及残余应力与板形的关系.研究的结论对制定与完善板带轧制规程、提高板形质量具有重要意义.     

基于神经网络的热轧带钢宽度预报与设定

研究带钢热连轧生产线中成品带钢的宽度预报与设定.由于精轧道次带钢宽度变化与板坯化学成分、立辊侧压量、厚度压缩比、钢板温度、速度及张力等因素有关,所以在宽度预报中,按照轧制顺序将整个轧制过程分为两部分:狗骨轧制和随后的精轧道次,前者用数学机理模型建模,后者引入主成分分析-径向基函数(PCA-RBF)神经网络建模.应用效果表明,经过训练的神经网络模型能够有效提高带钢宽度的预报精度,减小成品带钢的宽度波动.     

PLC在平整拉矫机控制系统上的应用

由于钢板沿纹理方向上应力不均,产生板型缺陷,需要使用平整拉矫机沿板材长度方向施加超过材料屈服极限的应力才能得到平整的板材。拉矫机的作用就是通过一定的张力使钢板产生延伸修正板型,改变应力分布,提高产品的平整度;平整机的作用则是提高带钢机械性能、改善带钢板形、调整带钢表面粗糙度,从而获得符合要求的钢卷。在介绍平整拉轿机电气控制系统构成的基础上,对各部分的控制功能进行说明,阐述各部分控制功能实现的方法。     

热轧带钢层流冷却过程中温度与相变耦合预测模型

建立了温度与相变耦合有限元模型,对带钢轧后冷却过程中带钢厚度和宽度方向的温度场进行了模拟计算.建模过程中,考虑带钢的各金相组织的密度、导热系数、比热容等物性参数为温度的函数,取各相的线性平均值用于计算.根据连续等温转变实验曲线,采用Avrami方程和Scheil可加性法则计算带钢相变潜热,实现温度和相变耦合求解.计算结果表明,带钢经过层流冷却后,沿厚度方向存在着一定的温差,带钢温度沿宽度方向分布不均匀,和现场实测结果吻合.     

基于密集冷却工艺的700 MPa级高强带钢减小残余应力研究

目前密集冷却工艺已广泛用于生产高强度带钢,但是该技术冷却速率较快的特点易造成带钢冷却不均匀等问题,导致带钢残余应力过大,进而产生边浪等板形缺陷。本文利用有限元方法,使用ABAQUS有限元软件建立某700 MPa级高强度带钢在密集冷却工艺下的模型,实现温度-相变-应力耦合计算,并进行多个实验验证了模型的准确性。通过修改有限元模型边界条件和初始条件,研究边部遮挡和初始温差对带钢层流冷却阶段产生的残余应力分布的影响规律。对于减小带钢层流冷却过程中产生的残余应力,减小带钢进入层流冷却前的初始温差更加有效。本研究成果经过现场试验验证,可靠性较高,可用于指导该种类型高强带钢生产,以减少带钢的残余应力,提高带钢板形质量。     

冷轧热镀锌带钢表面锌灰缺陷形成原因分析及控制

冷轧热镀锌产线主要由入口段、入口活套、清洗段、炉区、工艺段、出口活套和出口段构成。带钢以460℃经炉鼻子出来进入锌锅约3s经沉没辊从锌锅出来,经过气刀将多余的锌液吹掉(控制锌层厚度)。锌锅内锌液需要保持460℃,这样锌液会逐渐蒸发,蒸发的锌灰集聚在一起,然后掉落在带钢上形成锌灰缺陷。冷轧镀锌锌灰是冷轧厂热镀锌生产过程中带钢表面的常见缺陷。对热镀锌产线锌灰形成机理进行分析和研究,探讨热镀锌带钢表面锌灰缺陷形成原因,从而提出优化工艺、规范操作等方面措施控制锌灰缺陷产生,提高热镀锌带钢表面质量。     

沿板宽方向轧制压力分布规律的实验测定

一、前言 随着生产的发展,对冷轧板带质量提出了更高的要求。(1)沿轧制方向(纵向)板厚均匀,(2)沿板宽方向(横向)板厚均匀和(3)板形良好,即板带表面平坦,不发生波浪或瓢曲。 保证板形良好的条件,要求轧件沿板宽方向上各点的纵向延伸相等。在无宽展条件下,就是沿板宽方向上各点的压下率相等。在轧制过程中,沿板宽轧制压力的分布直接影响到轧辊的受力,即影响到轧辊的挠曲和压扁变形。从而影响到轧件的变形量。因此,沿板宽方向轧制压力的分布成为板形基础理论研究中的一个重要课题。     

薄带材浪形缺陷生成与拉伸矫直过程数值仿真

基于ABAQUS有限元软件建立了薄带材浪形生成与拉伸过程有限元模型,研究了带材在初应变作用下的浪形缺陷生成规律及其在张力拉伸作用下的应力特性及其变形行为,并进一步分析了浪形缺陷拉伸矫直矫平功效的主要影响因素及其影响规律。薄带钢变形过程可分为浪形生缺陷生成、拉伸矫直和弹性回复三个阶段。针对薄钢带弹性后屈曲浪形和铝带弹塑性后屈曲浪形两类典型浪形形式,研究了浪形缺陷在后屈曲和拉伸变形阶段的浪形陡度变化与系统能量变化规律。研究表明：弹性后屈曲浪形在拉伸矫直过程中浪数和浪高均发生变化,而弹塑性后屈曲浪形仅发生浪高的连续变化。弹性后屈曲浪形矫直后的残余应力分布形式与初始应力分布类似,而弹塑性后屈曲浪形的残余应力分布发生显著差异。浪形缺陷的残余陡度随初始浪形陡度增大而增大,随带厚增加而减小,且弹塑性后屈曲浪形缺陷的矫直效果更为显著。     

热轧带钢的冷却参数与翘曲关系

针对卷取温度为500℃的12 mm厚X70管线钢热轧带钢,利用MARC有限元软件建立层流冷却过程中的热-力-相变耦合的数学模型,计算两种下上冷却水比时层流冷却过程中温度场、应力、应变、相变体积分数和翘曲度随时间的变化.结果表明:1.25水比的冷却过程中,厚度方向上各面的冷却速度不一致,导致水冷前期带钢上下表面应变不同,带钢会产生向上的翘曲,冷却过程中边部最大的翘曲量达到21.84mm;水冷后期带钢板形会逐渐恢复平直,但由于水冷过程中发生塑性变形,终冷时厚度方向上贝氏体含量的差异,卷取时带钢边部依然有-9 mm的翘曲量.上下表面的不均匀冷却是引起翘曲的根本原因.在保证X70管线钢性能条件下,采用1.58的下上水比工艺,卷取时边部翘曲量仅为-0.58 mm,合适的下上水比能大幅度减小层流冷却过程中带钢的横向翘曲.