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。     

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.     

热轧金属横向流动规律及其对板形的影响

采用有限元软件ABAQUS建立热轧金属弹塑性变形模型研究金属横向流动,为了降低模型计算成本,在模型中引入平稳轧制过程中轧件几何模型端面纵向位移沿横向均布的假设.利用此模型仿真研究轧制过程中多个因素对于金属横向流动的影响规律以及相应金属横向流动对轧件板形造成的影响.研究结果表明,接触界面摩擦状态的改变对金属横向流动的影响可以忽略;宽带钢热连轧生产中,在比例凸度不变的情况下,宽度的变化和平均前、后张应力介于实际生产范围内的波动不会引起金属横向流动的变化以及进一步的轧件板形变化;金属横向流动随压下率变化,且使得压下率增加时轧件对称板形向中浪趋势发展;金属横向流动随对称及非对称板廓相似度变化,且金属横向流动的变化显著削弱板廓相似度的改变对轧件板形的影响.为了满足生产现场的在线控制,根据多组有限元模型计算结果建立快速金属横向流动非线性回归模型,为轧件板形的准确调控奠定基础.     

宽带钢冷连轧机综合耦合模型的分步解耦设计

对影响板形、板厚和张力的各种轧制因素进行了系统的理论分析,建立了冷连轧机综合耦合模型.针对耦合模型的特点提出分步解耦设计策略,相对于常规解耦设计可明显简化解耦过程,并给出各解耦环节的简化方案以利于实际工程应用.基于某1250mm八辊五机架冷连轧机第1机架的实际参数,采用Matlab/Simulink工具对简化后的分步解耦系统进行分析,仿真结果表明其可有效消除轧制过程中板形、板厚和张力控制之间的耦合影响关系.     

热轧中板轧制变形规程的优化设计

研究热轧中板轧制变形规程的在线优化设计,包括轧制前的预计算以及轧制中的在线修正. 在轧制数学模型基础上,将轧制规程优化设计分为负荷分配道次和板形道次. 在板形道次,给出其线性规划数学模型,并利用单纯形算法求解,分析了不同约束集对最优规程的影响并进行了仿真,确定了最佳约束集. 轧制过程中利用实测数据进行模型自适应及规程在线修正. 经若干中板厂应用结果表明,该方法节约轧制时间且板形良好,异板差0.1 mm之内的命中率大于95%,成材率提高0.5%.     

接触摩擦对H型钢万能轧制影响的仿真分析

以大型H型钢生产线为基础,采用热力耦合弹塑性有限元方法建立万能轧制有限元仿真分析模型,并对不同摩擦系数下的多种工况进行了仿真分析.通过对计算结果的分析,得到不同接触摩擦系数对H型钢万能轧制过程中轧件金属流动和轧制力的影响结果.     

带钢热连轧过程轧制力有限元模拟

应用DEFORM-2D软件对带钢热连轧过程的轧制力进行了有限元模拟,并与宝钢轧制力模型进行了比较。模拟结果表明,有限元模型计算的轧制力与现场实测数据接近,且计算精度高于宝钢轧制力模型,该模拟对现场轧制工艺参数的调整优化有重要的参考价值。     

冷轧薄板的板形调整——板形理论的非线性分割模型

在四辊轧机上用液压弯辊装置控制冷轧薄板板形是一有效的方法。本文在对目前国内外已有的理论计算模型进行分析研究的基础上,采用分割模型的受力分析,考虑到摩擦、轧辊压扁、材料加工硬化、内应力、宽展等因素对轧制压力及板形的影响,提出了板形计算的非线性分割模型。计算结果与实验结果进行了比较。通过计算得到一系列工艺参数,可供现场生产中板形调整作参考。     

高颈法兰封闭轧制毛坯设计及工艺参数优化

基于环形件轧制理论以及轧制过程中金属体积不变规律,确定了高颈法兰封闭轧制毛坯的设计原则以及工艺参数的极限范围.通过有限元仿真模拟了高颈法兰封闭轧制成形过程,研究了工艺参数对轧制产品质量以及力能参数的影响规律,并确定了本文所研究高颈法兰的最优工艺参数.在D51--450型轧环机上采用自行设计的模具进行了轧制试验,并将试验结果与有限元模拟结果进行对比分析,验证了仿真结果的可靠性.     

基于极限学习机的板形建模与优化

以铝合金板带生产厂2100 mm轧机的4.1 mm厚铝薄板带轧制生产过程作为研究对象,综合分析各个因素对板形的影响规律,分别从平直度和截面形状两个方面建模和研究,采用平直度转换为与标准板形曲线的厚度差,建立了四辊轧制过程中铝薄板带板形预测模型,预测误差范围为-0.0223～0.0191 mm.为了进一步提高模型预测精度...     

工艺参数对铝板带热轧过程总温降影响的数值模拟

基于MSC.Marc有限元软件建立铝板带热轧二维有限元模型,结合实验研究得到的1×××铝合金高温本构方程,采用热力耦合分析方法研究铝板带在热轧过程中的温度变化规律,并应用正交试验法分析各工艺参数对板带轧过程中总温降的影响趋势。研究结果表明：热交换系数对温降的影响最大,轧制速度的影响次之,出炉温度的影响较小,而环境温度的影响最小;随着热交换系数的增加,轧制温降也增加,当等效换热系数由20 kW/（m^2·K）增大到60 kW/（m^2·K）时,轧制温降由18.3℃线性递增到38.1℃;随着轧制速度的增加,轧制温降反而减小,轧制温降与轧制速度的关系也不再呈现线性规律,当轧制速度超过2 m/s以后,轧制温降变化逐渐趋于平缓;制订轧制规程时,出炉温度可选择合理范围内的较低值以降低能源损耗;而在正常的工艺停留时间下,可以忽略环境温度变化对轧制温降的影响。     

模糊小脑模型神经网络在多辊冷连轧机轧制力预报模型中的应用

针对宽带钢多辊冷连轧机组特点,为提高轧制力的预报精度,在结合传统轧制压力模型的基础上把模糊算法和神经网络有机结合,设计出基于模糊小脑模型神经网络的多辊冷连轧机轧制力预报模型.通过对传统轧制力模型计算值、小脑模型预报计算值与实测值进行对比分析可知,基于模糊小脑模型神经网络的多辊冷连轧机轧制力预报模型具有较高的计算精度,更适合于多辊轧机在线计算机过程控制的应用,满足现场在线生产的要求,取得良好的板形板厚控制效果.     

四辊冷轧机轧辊弯曲和压扁变形的有限元分析

借助Marc有限元软件,采用三维弹塑性有限元法对四辊冷轧机冷轧过程进行了模拟,同时对轧辊变形进行了分析·计算模型中将辊系变形与带钢变形统一考虑,并解决了轧件与辊系之间的耦合问题,避免了采用假定或迭代方法确定轧制力分布时产生的误差·采用逐步收敛的求解过程使计算结果精确、可靠·在不同的轧制条件下,得出了带钢宽度、弯辊力等参数对辊系弯曲、工作辊接触弧上的压扁变形、板宽方向的压扁变形和有载辊缝的影响,为板形分析与控制提供了一种新的计算方法和参考数据·     

1.5维刚塑性有限元快速求解板带轧制过程

为提高有限元计算效率,实现其在线应用,从减少未知数和自由度个数出发,推导了1.5维有限元的形函数、B矩阵和Hessian矩阵,建立了板带轧制过程1.5维刚塑性有限元快速求解模型,并利用FORTRAN语言开发求解程序RF-1.5D.针对某钢厂典型精轧过程,对轧制力、计算迭代次数和计算时间进行了求解分析.结果显示:轧制力计算值与实测值吻合良好,计算误差小于10%,计算精度令人满意;1.5维有限元求解单道次轧制过程迭代步数少于35次,计算时间少于100 ms,相比2维单元,每迭代步耗费的计算时间明显减少,提高了计算效率.可见,1.5维有限元的计算精度和计算时间满足在线应用的初步要求.     

基于流函数的H型钢轧制力能参数模型

通过合理的假设对H型钢变形区进行分区,基于流函数方法确定了各个变形区的速度场,建立了H型钢万能轧制力学模型.在此基础上,使用Powell多参数优化算法优化变形区参数以使变形区的总功率达到最小并最终求得H型钢轧制力能参数.计算中采用高斯积分的方法,使得计算结果更加准确.计算结果表明,腹板和翼缘的延伸率相同时,本文模型计算结果与经过实验数据验证的有限元结果的误差不超过1.53％,当偏离标准工况较大时,通过适当修正,亦可保证本文方法的计算精度.在腿腰延伸比λ=1附近时,模型计算的轧制力与有限元结果变化趋势相同.在合理的力臂系数情况下,两者结果吻合较好.     

行人头型冲击器试验有限元建模及敏感参数分析

随着有限元仿真模拟计算技术的成熟,有限元模型越来越多被用于汽车碰撞安全研究进行模拟试验,有限元模型的调试和对标对模型复现实际试验的精确程度有着重要影响。为研究影响有限元模型仿真计算与实际试验输出差异的主要因素,进行了14次行人头模块冲击试验,并建立了相应的有限元模型进行仿真模拟。在有限元模型对标的过程中,通过改变有限元模型结构建立上的处理方式和一些容易影响有限元模型输出的参数,得到了一些有限元模型对标的有效手段,并总结了有限元建模过程中需要严格控制的对结果影响显著的敏感参数。     

中厚板多道次热轧过程有限元连续模拟

基于有限元软件Marc,建立了中厚板多道次轧制过程的三维热力耦合弹塑性有限元模拟模型.以等效空心辊替代实心辊,既考虑了轧辊压扁及弯曲变形对其轧件变形的影响,又减少了单元数目并缩短了计算时间,构建了能够将多道次轧制过程连续模拟的有限元输入数据生成系统.通过其网格重划分模块和参数传递模块,使得前一道次的变形与温度的计算结果可用于后一道次模型的初始形状和初始参数,避免了网格畸变引起的计算困难,实现了多道次热轧过程的连续模拟.以某厂实际生产中的7道次连轧参数为例,进行了7道次热轧的连续模拟,所得各道次轧制力及温度结果与实测值吻合,轧辊压扁及轧件厚度分布符合实际规律.     

中厚板轧制过程横向厚度的计算方法

在板坯轧制过程中,由于一些不对称的轧制条件的影响,会使辊系的平衡发生变化,进而影响到轧件的横向厚度分布,使轧件凸度分布异常,出现跑偏现象,最终导致产品的板形不良和尺寸精度变差.基于悬臂梁假设和半无限体假设,同时考虑了工作辊的压扁,开发出可以计算轧件横向厚度分布的影响函数法,通过对轧件的横向厚度的分析和计算,得出了轧件的横向厚度与不对称轧制条件间的定量关系.轧件横向厚度的计算结果对轧制过程中避免侧弯的发生、提高成材率具有重要意义.     

Accu-Roll轧管机热轧奥氏体无缝钢管的数值模拟与工艺参数优化

根据钢管斜轧过程的变形特点,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对Accu-Roll轧管机热轧奥氏体无缝钢管的轧制过程进行有限元数值模拟.通过模拟仿真计算,分析无缝钢管截面的变形特点及轧制力和应力应变分布的变化规律,通过将模拟结果与实测数据进行比较,验证了模型的可靠性.模拟结果表明,在轧制过程中孔型形状不当易造成双鼓形,整个轧制过程中最大轧制应力为403.4 MPa,最大等效应力值为231.8 MPa.     

冷连轧过程控制轧制力模型综合参数自适应

轧制力模型是冷连轧过程控制系统的基本模型,影响其预报精度的主要因素是材料的变形抗力和摩擦因数. 本文采用参数自适应方法来提高轧制力的预报精度. 在对轧制力模型进行自适应过程中,将材料的变形抗力作为轧制过程模型的整体属性,各机架根据累计变形程度确定各自的变形抗力. 在此基础上,将摩擦因数看成是各机架的单体属性,各机架取不同的模型参数. 实践证明,这种综合考虑变形抗力和摩擦因数的参数自适应方法可以对二个参数同时进行修正,能有效提高轧制力模型的预报精度.