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.     

板形调控工艺对轧辊间接触及磨损的影响

六辊UCM冷轧机目前采用工作辊窜辊、中间辊窜辊和弯辊等板形调控工艺以改善板形质量,但上述工艺对轧辊间接触应力和轧辊的磨损亦有一定的影响,进而会影响轧机的板形调控能力。利用ABAQUS有限元软件建立了某厂采用的六辊UCM冷轧机1/2辊系有限元模型,对不同板形调控工艺参数情形下的辊间接触应力进行了分析,结合轧辊磨损深度计算模型,分析并揭示了板形调控工艺对轧辊磨损的影响规律。结果表明:工作辊和中间辊窜辊不仅会增加与其直接接触的轧辊表面接触应力分布不均匀性,亦会引起轧辊反窜辊方向一侧表面磨损随窜辊量增加而急剧增加;而中间辊弯辊工艺能一定程度上提高辊间接触应力和磨损轧辊轴线方向分布的均匀性。     

二十辊轧机轧制极薄带的板形控制

针对二十辊轧机辊间压扁计算误差较大的问题,将轧辊视为有限长度的半无限体,基于边界积分方程法建立1个精确的辊间压扁模型;基于该辊间压扁模型、耦合轧辊弯曲模型,轧件塑性变形模型、建立更精确的二十辊轧机板形控制耦合模型。基于该二十辊轧机板形控制耦合模型,针对极薄带轧制工况,分析二十辊轧机第一中间辊锥度、轴向移动、不同压下量等因素对带钢出口厚度、轧制力分布、辊间压力分布等的影响规律,并通过实验方法验证该理论模型的正确性。研究结果表明:第一中间辊的锥度和轴向移动对板形控制具有较大的影响,而且辊缝形状的微小改变会引起板形产生较大变化。     

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.     

新一代高技术宽带钢冷轧机全机组一体化板形控制

针对新一代高技术宽带钢冷轧机冷轧薄板高精度板形质量边降、凸度、同板差和平坦度等多指标日趋严苛难题,结合生产实践分析宽带钢冷轧机国际主流机型及其板形控制特点,提出宽带钢冷连轧"门户机架""中间机架组"和"成品机架"全机组一体化板形控制策略。研究结果表明:从四辊和六辊冷轧机的凸度和边降构成特征可知,四、六辊轧机轧辊压扁的不均匀变形和"有害接触区"弯矩在带钢凸度和边降构成均占主要比例,四辊轧机板形控制能力随着宽度的增加而显著增强,且对四辊和六辊轧机高精度一体化板形控制应采取明显不同的实现途径。     

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。     

冷连轧机SmartCrown轧辊磨损辊形对板形调控能力影响

针对宽带钢冷连轧机首次应用的SmartCrown板形控制技术,通过对SmartCrown轧辊大量实测得到了轧辊磨损辊形,采用遗传算法建立了轧辊磨损预报模型,并利用ANSYS软件建立了三维辊系有限元分析模型,研究了磨损辊形对SmartCrown板形控制技术在服役过程中板形调控能力的影响,提出了新辊形使用工艺策略.     

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.     

UCM冷连轧机硅钢边降控制技术

以马钢四机架UCM酸洗冷连轧联合机组为研究对象,采用显示动力学有限元方法建立了六辊轧机辊系与轧件一体化有限元仿真模型.在分析其边降控制性能的基础上,提出通过调整UCM轧机中间辊窜辊位置控制带钢边降的方法.采用自主研发的适用于UCM轧机的U-EDC工作辊辊形,取得了硅钢边降≤5 μm合格率由46.0%跃升到99.3%以上的显著生产实绩,在工作辊不能窜动的六辊轧机上成功实现边降控制.     

鞍钢1700mm ASP板凸度控制研究

近年来,用户对热轧带钢板形的要求越来越高,而板凸度与板形有着密切的关系,通过对鞍钢1700mmASP热轧带钢生产线板凸度的实验及实验数据分析,从轧机负荷分配、轧辊弯辊力、轧辊热膨胀、原始辊型大小、轧辊磨损、带钢边缘降及楔形等几个方面研究了它们对板凸度的影响,分析结果表明通过对这些影响因素的合理控制,该生产线的板形良好率大幅度提高。     

基于遗传算法的UCM双机架冷轧机弯辊力设定模型

建立了宽带铜6辊紧凑式冷轧机组弯辊力设定综合模型,以提高带铜板形质量．采用大型通用有限元软件建立了辊系弹性变形三维有限元模型,结合工业轧机整体取样,分析了双机架冷轧机多轧程各道次带铜板形比例凸度变化,确定了板形的主要影响因素;以板形良好为目标、双机架弯辊力的相对余量均匀作为约束条件,建立了基于遗传算法的工作辊和中间辊的弯辊力设定数学模型．本模型应用于1500mm6辊UCM大型工业轧机连续轧制试验取得明显改善带钢板形和提高对带钢来料凸度波动变化适应能力的实际效果．     

轧辊直径对热轧带钢凸度的影响规律

采用影响函数法开发了热轧带钢凸度影响率计算软件,研究了轧辊直径对热轧带钢凸度的影响规律,得出了四辊轧机工作辊和支撑辊直径影响率基本值的5次多项式拟合系数及工作辊直径和支撑辊直径对轧辊直径影响率的修正指数,建立了高精度轧辊直径影响率计算的数学模型,为板形控制模型参数的计算提供了理论依据·     

冷连轧机组弯辊力自动设定的实现

针对大型宽带钢冷连轧机组广泛采用的液压弯辊技术,深入分析了弯辊力对于板形的调控机理．在分析轧辊辊形、带钢宽度和轧制力等因素对弯辊力设定值影响的基础上,建立弯辊力自动设定模型,并得到了现场实测结果的验证．该模型成功地投入运行,实现了冷连轧机弯辊力的计算机自动设定．     

UCM轧机板形调控机构对轧制压力分布影响

以某1420mm带钢冷连轧机为原型,采用三维弹塑性有限元法对UCM轧机冷轧过程进行了模拟,分析了不同板形调控机构对轧制压力分布的影响.结果表明:在工作辊弯辊作用下,轧制压力在带钢边部的峰值消失且在中部逐渐增加,使马鞍型三维分布变为凸型分布;中间辊弯辊对轧制压力的影响相对较小,基本没有改变其分布形式;中间辊横移消除了轧制压力在带钢边部骤增的趋势,使其在接触变形区的分布更平缓.三者对轧制压力的影响程度:工作辊弯辊>中间辊横移>中间辊弯辊,这与其调控功效对比结果一致,表明板形调控机构通过影响轧制压力分布来改变带钢板形的工作机理.     

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.     

冷轧机工作辊非对称弯辊的板形调控理论研究与应用

为减少冷轧带钢的非对称板形缺陷的产生,设计了工作辊非对称弯辊控制系统.应用影响函数法计算辊系变形,同时考虑辊缝中金属横向流动对带钢出口横向张力分布的影响,通过迭代法计算出工作辊两端施加不同弯辊力后的辊间压力分布、出口厚度横向分布以及出口横向张应力分布.理论分析结果表明,工作辊非对称弯辊可以在一定程度上改善辊间压力分布不均,减轻轧辊磨损和减少轧辊掉皮事故的发生,降低带钢边部的非对称板形缺陷.实际应用结果证明,当倾斜调整量小于10%时,应用工作辊非对称弯辊替代倾斜调整,可以获得更好的板形精度.     

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%.     

六辊轧机辊间压力分布解析

用影响函数法计算了六辊轧机的辊系变形和辊间压力分布,研究了单锥度中间辊对辊间压力分布和轧件横向厚度分布的影响·结果表明采用单锥度中间辊可改善辊间压力分布状态,明显降低辊间压力峰值,但轧件横向厚差稍有增加,最大值出现在轧件边部·计算了不同锥度时的辊间压力分布与轧件横向厚度分布,通过比较辊间压力峰值与轧件边部厚度,确定了最佳锥度范围为1/100～1/150,使HC轧机的辊间单位压力峰值降低15%～20%,轧件横向厚差仅在边部增加几微米,符合板形要求·     

SmartCrown四辊冷连轧机工作辊辊形

针对宽带钢冷连轧机首次应用的SmartCrown板形控制新技术,通过对SmartCrown辊形的函数结构和特征参数进行研究,推导出了SmartCrown辊形设计式,分析了辊形特征参数对辊缝形状的影响.该研究可用于SmartCrown工作辊的磨削及板形控制.     

单机平整机轧辊的磨损及其对板形的影响

分析了单机架平整机轧辊的实际辊形、磨损状况,并通过运用有限元模型计算辊缝曲线的2次和4次分量研究了辊形对板形的影响.结果表明,工作辊磨损较轻,对辊形影响不大,但原始辊形与目标辊形差别较大,是产生l/4浪板形缺陷的因素之一;支持辊局部磨损较严重,但这种不均匀磨损对板形影响较小,在整个服役期内对板形的作用基本不变.