热轧层流冷却系统优化与模型参数自适应

针对热轧带钢卷取温度控制的不确定性和时变性, 利用系统优化与模型参数的自适应控制热输出辊道上带钢温度. 从控制模式、冷却策略、段跟踪和模型的再计算以及学习系数的读取等方面对系统进行了优化. 根据实际工艺状况, 实时采集现场数据对层冷模型中的参数进行自适应调整, 并就组别分类、空冷/水冷系数的回归分析进行了研究. 实践结果表明： 采用这种方法能满足现场需要, 卷取温度控制精度较高, 基本在-15～15 ℃范围内;控制效果和带钢性能良好.     

热轧带钢层流冷却温度优化控制策略研究

在热轧带钢生产过程中,卷取温度是影响成品带钢性能的重要参数之一,其精度的高低对带钢质量至关重要.为保证产品具有良好的性能,采用层流冷却装置对热轧后的板带进行冷却控制,喷水系统的设定是层流冷却过程控制的关键.在冷却过程中带钢的温度不能在线连续检测,其过程具有强非线性和时变性,而且在冷却过程中存在相变,因此难以建立精确的数学模型去描述这一冷却过程.随着带钢厚度,精轧出口温度和轧制速度的变化,单独的前馈/反馈控制很难满足高精度的温度控制需要.在本文的研究中,一系列层流冷却控制策略被采用,包括前馈/反馈控制,自适应算法,以及控制带钢整体温度的均匀性策略.实践应用表明这些控制策略得到很好的检验,能有效地提高卷取温度的控制精度和均匀性.     

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.     

热轧带钢层流冷却设定模型的开发与实现

分析了热轧带钢层流冷却的传热过程,基于传热过程给出了冷却控制的空冷和水冷温降计算模型,该模型为线性回归模型,不同于理论的指数温降模型,回归数据取自于现场,更具有实用性,具有模型结构简单、精度高的特点·对层流冷却的设定计算(预设定和修正设定计算)的程序实现方法进行了详细描述,讨论了层流冷却系统中的组别划分,并给出了冷却控制系统的数据流程·本系统的冷却能力强,具有较宽的冷却速率调整范围,运行情况以及使用控制效果良好,能满足现场生产以及新品种开发的要求·     

莱钢热轧带钢层冷过程控制模型的开发与实现

分析了热轧带钢层流冷却的传热过程，基于传热过程给出了冷却控制的空冷和水冷温降计算模型，该模型为线性回归模型，具有结构简单、精度高的特点。它不同于理论的指数温降模型，回归数据取自于现场，更具有实用性。     

卷取后冷却速度对高强度热轧带钢组织的影响

采用拉伸实验、电镜观察、能谱分析和硬度测试等方法,研究了700MPa级高强度钢热轧钢卷组织性能分布不均的特点,对造成其组织性能不均的原因进行了分析. 结果表明,钢卷纵向力学性能分布不均,分布规律为成卷后钢卷的中部>内部>外部,内部和外部相差不大. 沿钢卷纵向,中部试样和外部试样的金相组织、碳氮化物析出状态均存在着明显差异,这是造成钢卷力学性能不均的主要原因. 卷取后的冷却速度对金相组织、碳氮化物析出状态有着重要影响.     

热轧带钢超快速冷却过程的换热分析

采用有限差分数值计算方法,确定了热轧带钢实现超快速冷却的综合对流换热系数范围,对于厚度为3~4 mm的带钢,实现300~400℃/s超快速冷却速率所需的带钢表面对流换热范围约为(4~8)kW/(m2.K).分析了水冷过程中带钢表面的局部换热机理,认为冷却系统实现超快速冷却的关键在于扩大带钢表面射流冲击换热区的面积.温度场的计算分析表明,与层流冷却相比,超快速冷却条件下厚度方向的温度梯度显著增大,有必要在超快速冷却技术的实际应用中考虑厚度方向温度梯度的影响.     

热轧带钢超快速冷却过程的温度控制策略

针对热轧带钢超快速冷却过程温度控制,通过建立带钢冷却过程中的空冷、水冷温降模型,采用前馈、反馈与自适应相结合的温度控制策略,提高带钢的中间温度和卷取温度的控制精度,并应用于热轧带钢生产线。应用效果表明,带钢轧后温度控制达到了较高的精度,并有效地提高了带钢的力学性能。     

热轧带钢层流冷却中的温度演变及返红规律

用有限元法模拟热轧带钢层流冷却中的温度场并计算典型位置处的冷却速度.分析水冷期间和随后返红过程冷却速度周期性变化规律,发现在轧件横断面厚度方向上距离表面大约半厚度的1/3处存在一条冷却速度临界线;在临界线与表面之间冷却速度有正负交替现象;此临界线是冷却过程中瞬时内部热输出区与热输入区(返红区域)的分界线;在返红区域回归出返红温度随经历时间和各点到表面距离的变化规律的关系模型.此研究为组织性能预测和控制提供了参考数据.     

热轧带钢轧后冷却过程卷取温度的设定策略

为了提高热轧带钢卷取温度控制精度,针对热轧带钢轧后冷却过程非线性、强耦合性等特性,建立了具有非线性结构特征的热轧带钢轧后冷却过程控制的温度数学模型,并对热轧带钢轧后冷却过程卷取温度的设定策略进行了研究,同时在该模型基础上开发了系统软件,通过现场实际应用对模型功能进行了验证.结果表明,该冷却数学模型的卷取温度设定计算结果...     

热连轧带钢层流冷却过程温度场模拟

轧后冷却过程中,卷取温度对带钢最终的微观组织和力学性能有重要影响。针对带钢轧后的层流冷却过程,分别采用有限差分法和有限元法,建立了带钢厚度方向的温度场模型,并将模型计算值与实测值进行对比。结果表明,两种方法建立的模型均能较准确地反映层流冷却过程中带钢的瞬态温度分布,为进一步分析带钢的微观组织转变和力学性能提供了依据。     

卷取温度对热轧X70管线钢层流冷却过程残余应力的影响

通过热膨胀仪和Gleeble3500热模拟试验机检测X70钢的膨胀系数、高温屈服强度和弹性模量,采用Marc有限元软件计算了热轧带钢在层流冷却中卷取温度分别为500、550和600℃时的温度场、相变体积分数、残余应力随时间的变化.结果表明:层流冷却过程中,在水冷前期带钢边部的应力超过了该温度下钢板的屈服强度,带钢板形会向着边浪发展;水冷结束时,边部应力值再次超过屈服强度并发生了塑性变形,带钢板形会向着中浪发展.在保证X70管线钢性能的条件下,降低卷取温度有利于钢板贝氏体相变的完成和层流冷却阶段残余应力的降低.     

热轧窄带钢模糊边界的精确求解

在基于图像处理的非接触式热轧带钢宽度测量中,存在采集图像边缘模糊的情况.由于图像边缘模糊导致边缘检测不准确,从而严重影响宽度测量精度.为了正确定位,消除模糊边缘对测量精度的影响,在分析比较各类边缘算子的基础上,改进了边缘检测算子,提出并应用双模板法,获得了稳定的和较精确的测量结果,并成功地应用于热轧带钢宽度的工业测量.实测证明了双模板法可以比较精确检测出模糊边缘的带钢宽度.     

冷轧带钢板形屈曲变形失稳限的有限元分析

采用ANSYS有限元仿真分析方法研究冷轧宽带钢板形屈曲失稳特性。利用ANSYS的几何非线性求解模块,建立宽薄带钢二维有限元模型,分析不同形式载荷、厚宽比和张应变下的屈曲失稳过程,计算板形屈曲变形失稳限。分析结果表明:边中复合浪的临界失稳载荷最大,中浪的较大,边浪的最小;边中复合浪的屈曲半波长为板宽的50%～60%,中浪与单边浪为80%左右,对称双边浪约为70%;在同样载荷下,随着厚宽比或张应变的增加,临界失稳限呈增长趋势,并且复杂浪形的临界失稳限增长速度明显大于简单浪形的增长速度。     

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.     

热轧钢板在加速冷却时的温度模型

介绍了一个采用有限差分法开发的温度模型.该模型可预测热轧钢板在冷床加速冷却时横断面的温度变化,算法的精确性得到商业有限元软件包的验证.模型中考虑了实际生产中钢板在空气中、水平流区、水紊流区的温度演变,同时还可耦合实测的热物理参数进行计算,这有助于提高模型的精确度.     

CSP热轧板卷边部裂纹成因

用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和能谱分析等方法研究了涟钢CSP热轧板卷边部裂纹的成因.结果表明:连铸坯表面的深振痕是热轧板卷边部裂纹的起源,连铸坯角部过冷导致奥氏体晶界AlN的细小析出,加剧了连铸坯对裂纹的敏感性.连铸坯经过精轧机组的轧制后,连铸坯表面的横裂纹扩展成为热轧板卷的锯齿状裂纹,严重时会造成烂边或掉块.     

2250 CVC热连轧机支持辊辊形研究

针对2250 CVC热连轧机支持辊磨损严重、不均匀且出现剥落问题,提出与2250热连轧机CVC工作辊相匹配的支持辊新辊形CVR（CVC-VCR Compounded Roll）,采用通用有限元软件ANSYS建立辊系三维弹性变形模型,并在F3机架上进行工业轧制试验。研究结果表明：与原辊形配置相比,CVR辊形配置不仅增加了弯辊力的调控范围,辊缝横向刚度增加11.5%以上,而且轧制过程服役前期和后期的辊间压力分布不均匀度分别降低28.17%和29.1%,辊间压力峰值分别下降27.56%和24.49%;新支持辊CVR自保持性较好,可稳定发挥其性能。     

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。