三层对称双金属复合板纵向变厚度轧制过程数值模拟研究

双金属变厚度复合板是以双金属层状复合板为原料,通过纵向变厚度轧制成形的一种新型结构材料。由于双金属复合板基体与覆层金属力学性能存在差异,异质组元金属在变形区内流动规律及界面变形不协调,复合界面容易发生撕裂分离和轧后翘曲等问题。本文利用有限元法模拟分析了不锈钢-碳钢复合板纵向变厚度轧制过程,重点分析轧制过程中变形区中性角、压下率分配、轧制力能参数及金属界面的力学行为,为CLP板轧制工艺规程设计奠定基础。     

带材周期变厚度轧制控制系统开发

对单机架四辊冷轧机控制系统软件进行改造,在原有基础上增加周期变厚度轧制功能.为了适应带材轧制过程中辊缝的周期性变化,控制系统对机械设备参数、检测仪表设置提出特殊要求,开发了轧件微跟踪、周期变厚度监控AGC、变张力、变速度周期轧制等重要控制功能.利用改造后的控制系统进行轧制实验,实现对周期变厚度带材的轧制,获得了很好的轧...     

中厚板边部折叠模拟实验及机理研究

通过对中厚板边部折叠试样的检测分析,对其产生机理和影响因素进行研究. 结果显示,中厚板边部折叠现象是板材横轧宽展过程中侧面材料在轧制中受轧辊作用而翻转到板材表面的结果. 折叠缺陷处所观察到的微观组织结构,是轧制前板材表面在高温下形成的氧化铁及脱碳层形成的. 建立了轧制有限元数值模型,证实折叠缺陷是在轧制过程中由侧面的折叠翻转所造成的. 通过实验室实验,得到铸坯边部质量、轧制制度、宽展道次及轧制压下量对中厚板折叠缺陷的影响. 实验结果表明横轧宽展导致折叠缺陷的出现,铸坯边部质量对其没有影响,轧制过程中铸坯侧边的折叠经翻平形成表面折叠缺陷,随着横轧展宽的道次及压下量增加,折叠缺陷距边部距离变大.     

变厚度轧制轧件水平速度变化规律

为了揭示变厚度轧制过程轧件水平速度与轧辊垂直移动速度之间的关系,从分析变厚度轧制微元体变形入手,利用体积不变条件,建立了变厚度轧制变形区轧件水平速度关系微分方程(VGR-V方程).在给定的边界条件下对VGR-V方程进行了求解,得到了计算变形区轧件水平速度的表达式,同时验证了变厚度轧制同一时刻变形区轧件各断面秒流量不相等.给出了变厚度轧制过程的轧件水平速度分布的典型算例,从中可见各工艺参数对轧件水平速度的影响规律.该研究结果为变厚度轧制变形参数和力能参数求解提供了基础.     

薄铝带轧制工作辊边部接触的建模与仿真

为研究冷轧机在轧制薄铝带时工作辊边部接触对辊系受力和铝带断面形状的影响,借鉴弹性悬臂梁法和影响函数法的处理思想,建立了适用于实际生产在线控制的铝冷轧机辊系变形模型,并对不同入口铝带厚度、弯辊力、工作辊的接触状态进行仿真研究.仿真结果表明:工作辊边部接触力随入口厚度增加而增加、随弯辊力增加而减小;工作辊边部接触轧制时,轧机出口铝带凸度和横向厚差小于非边部接触轧制,有利于铝带边部减薄控制,但降低了铝轧机边部板型调控能力,在轧制中应尽量避免.     

多道次可逆立-平轧制的数值模拟

利用显示动力学方法和重启动方法,以现场实际轧制参数为基础,对5道次可逆立-平轧制过程进行了数值模拟.结果表明:厚件在轧制过程中容易产生双鼓变形,而薄件一般出现单鼓变形;立辊轧制可以有效地纠正双鼓变形,避免形成边部金属夹层;对角部节点进行跟踪发现角部的金属最终流动到板坯的上下表面;立轧具有一定的修复微小缺陷的作用,从而改善和提高了带钢的边部质量.该方法的应用为可逆轧制分析提供了新的分析方法,可以为立-平轧制的各道次提供准确的轧制参数.     

基于支持向量机灵敏度的轧制过程厚度控制

利用支持向量机(SVM)建立非线性轧制力模型,由模型分别对各个输人变量进行偏微分解决轧制过程模型"代数环"问题,获得轧制过程出口厚度灵敏度系数,并建立基于灵敏度的轧制过程增量线性模型.由所建立基于灵敏度的轧制过程线性模型作为轧制过程内模估计实现内模控制,用于预测轧机出口厚度的变化,消除由传感器检测厚度所产生的纯滞后的不利影响,缩短过渡过程.仿真结果表明,提出的控制方法比PID控制具有更快响应速度和更高控制精度.     

考虑变厚度的杂交应力元

提出了用于变厚度板平面应力问题分析的杂交元列式,其中以位移场和膜力场为独立未知场量.基于Pian-Sumihara四边形杂交单元的五参数应力场和常规双线性位移场构造一个变厚度平面四边形杂交元.通过若干数值算例验证了新单元的正确性和优越性.     

基于软测量模型的粗轧厚度预测方法

为提高热连轧粗轧过程各道次厚度控制精度,满足道次动态修正的要求,提出了一种简单有效的厚度软测量模型.基于典型粗轧区的仪表配置,模型从轧件跟踪、数据处理等方面进行了针对性的研究,提出了偶数道次立辊辊缝渐变的策略用于可逆轧制过程中的宽度测量,并通过模型预测得到了轧制过程中各道次的出口厚度.现场实际应用表明,通过软测量模型预报的各道次厚度与实际测量结果吻合较好,各道次的厚度预报偏差在±0.10 mm范围内达到95.2%,满足了现场生产需求.     

板带热轧中间坯厚度分布规律研究

在热连轧生产过程中,受测量环境和测量手段的限制,尚未实现对中间坯厚度的实时在线精确测量,对产品最终的厚度精度和精轧区穿带过程稳定性造成影响。为解决此问题,采用轧制特性法分析中间坯厚度产生偏差的原因;为进一步研究各因素对厚度偏差影响的规律,通过影响系数法计算中间坯长度方向上温度和厚度分布,建立热力耦合有限元模型,并将有限元结果与计算结果进行比较。研究结果表明：随着轧制过程的进行,在轧制方向上,中间坯温度逐渐降低,头、尾温度的平均偏差约为22℃,头、尾最大温度偏差达到32℃;由于温度偏差导致中间坯厚度呈变大趋势,中间坯头尾厚度偏差为0.20 mm,长度方向最大厚度偏差达0.53 mm;本文得到的中间坯厚度和温度的分布能够为后续精轧过程提供前提条件,为高精度控制成品轧件的厚度以及维持穿带稳定性提供依据。     

基于稳态误差的热连轧弹跳方程优化算法

热连轧带钢生产过程中,在停轧、换辊后会出现带钢厚度精度低的情况,影响到带材的成材率.为解决此问题,提出了新的轧辊磨损和热膨胀模型,并引入模型稳态误差量的概念,对弹跳方程进行优化改进.现场实际应用效果表明:换辊后首块钢的厚度偏差在40μm范围内达到90%以上,长时间停轧之后厚度偏差提高到30μm以内,满足自动厚度控制系统(AGC)的控制要求,提高了产品的成材率.并给出了弹跳方程稳态误差的普遍求解方案,模型在线使用效果良好,适于工业推广.     

热轧AGC控制的效用性问题

减小带钢上不同位置的厚度差以及不同带钢之间的厚度差,是在未来板带轧制过程中优先解决的问题.本文介绍了热轧带钢AGC自动厚度控制方法,实验研究将压力AGC和监控AGC结合使用,实现对带钢厚度的控制.现场应用加入监控AGC的控制系统后,带钢的厚度差明显缩小,整体厚度十分均匀.生产实践表明,AGC控制系统设计合理,控制效果令人满意,值得在带钢热轧中推广.     

冷轧过程热滑伤缺陷预报与控制软件

在实验室对SUS430不锈钢进行了冷轧润滑实验研究,建立了变形区油膜厚度数学模型.根据统计学原理,利用回归拟合方法给出了热滑伤变形区临界油膜厚度模型,进而提出了基于比厚度法的热滑伤缺陷判定准则.在VisualC++60环境下,通过SQLServer2005实现数据存储和调用,采用MFC技术开发了不锈钢冷连轧表面热滑伤预报与控制软件,并实现了软件的在线应用.统计结果表明:在线使用该软件的热滑伤命中率达到8774%,现场不锈钢卷热滑伤发生率下降8381%,不锈钢卷轧制速度提高93%.该软件对不锈带钢表面质量控制、分析和解决冷连轧热滑伤缺陷问题具有重要意义.     

带钢热连轧换规格轧制力自学习优化

热连轧带钢生产过程中,轧制力预报精度直接影响到带钢厚度的精度,而轧制力预报精度很大程度上依赖于轧制力自学习.针对换规格时轧制力预报精度偏低的问题,通过对产生轧制力偏差的原因分析,引入基于钢种变形抗力的抛物线偏差曲线的概念、机架设备自学习系数和机架设备状态影响系数.现场实际应用效果表明:换规格后的首块钢的轧制力预报精度与传统方法相比,带钢头部的轧制力预报相对误差减小4%,满足自动厚度控制系统的控制要求,提高了带钢的产品质量,取得了良好的经济价值,适于工业推广.     

铸轧不锈钢薄带表面质量与显微组织分析

为了提高铸轧不锈钢薄带的成材率 ,研究了铸轧不锈钢薄带的表面皱纹、重皮、裂纹、夹杂等缺陷和显微组织特征 ,分析了造成表面质量缺陷和不良显微组织可能形成的原因 ,并提出了防止这些质量缺陷的技术措施     

工作辊横移对带钢边部减薄的影响

边部减薄是带钢重要的断面质量指标,现代轧机中,轧辊的横移装置对边部减薄的控制起到了重要的作用.以六辊单机架冷轧机为研究对象,采用影响函数法建立轧辊的弹性变形解析模型,分析了工作辊横移对轧后带材边部减薄的影响规律,并通过迭代计算,根据板带比例凸度小于1%的收敛条件,确定了生产某一规格的产品最佳工作辊的横移位置.研究结果表明,工作辊横移会大大改善边部减薄,具体的横移量要根据带材材质、带材宽度以及生产轧制过程参数来确定.同时,该迭代方法适用于轧制过程中工作辊横移位置的预设定计算.     

基于遗传神经网络的钢管壁厚预测模型的研究

为解决钢管热轧过程荒管壁厚难以计算的问题,首先利用遗传算法优化了BP神经网络,在这种遗传神经网络算法的基础上建立了钢管轧制前毛管温度、长度、外径、轧辊转速、芯棒直径五项工艺参数与钢管轧制后荒管壁厚之间的数学模型.经过测试,基于遗传神经网络的钢管壁厚预测模型的壁厚预测误差远小于常规壁厚公式的计算误差,为设计更合理的设置毛管参数提供了科学的依据,对钢管热轧工艺水平的提高的具有重要意义.     

CSP地下卷取机工艺结构的优化设计与应用

卷取区域的堆钢始终是制约CSP生产线2.7mm以下薄规格轧制的瓶颈之一.薄带轧制时,如何避免带钢的头部超薄出现(0.55-左右),避免"舌型",实现带钢厚头轧制,是困扰轧钢界的难题,目前还没有根治.因此,本文对地下卷取机的工艺结构进行优化设计,依此来重新规范带钢头部在卷取机卷取时的行走路线.解决卷取区域的堆钢现象.     

不锈钢冷连轧板带的表面粗糙度建模

针对不锈钢冷连轧生产工艺的特点,在引入转印率和遗传因子概念的基础上,通过深入的理论分析,推导出带钢表面粗糙度理论模型.首先通过SUS430不锈钢冷轧润滑实验进行表面粗糙度研究,定量分析压下率、来料厚度、带钢变形抗力和乳化液工艺参数等对转印率和遗传因子的影响,给出了轧辊粗糙度衰减函数方程,并对末机架入口带钢表面粗糙度进行近似求解,最终建立了不锈钢冷连轧成品板面粗糙度数学模型,并将其应用到冷连轧生产实践中.统计结果表明,粗糙度模型计算值与实测值的相对误差小于634%,该模型具有较高的精度和较好的泛化能力.