中厚板轧机的板形控制

国内普通四辊中板轧机板形控制手段较少,控制质量精度不高。针对某中板改造项目,分析各种板形控制手段,建立适用于中厚板在线应用的板形和板凸度控制模型。根据这些模型,在考虑弯辊等多种板形控制手段的情况下,给出了适合现场应用的负荷分配流程图。应用结果表明：合理的规程分配、适当的弯辊力设定、良好的辊形和辊凸度配合,能使中厚板的板形得到最佳控制。     

弯辊和串辊对带钢板形影响

基于有限元软件ANSYS建立了冷轧六辊轧机的三维弹塑性有限元参数化模型。将轧机实体模型转换成有限元模型,根据轧机的工作方式提炼出边界条件和载荷条件,施加在有限元模型上。参数化模型采用ANSYS参数化设计语言APDL编写。通过修改程序中的参数,计算分析了弯辊力、中间辊的串辊量以及带钢宽度等参数对带钢形状和辊缝的影响。计算结果表明:当带钢宽度小于1 300 mm时,调整弯辊力对带钢板形的改变较为明显;当带钢宽度大于1 700 mm时,调整弯辊力对改变带钢板形的作用变得非常小,此时通过连续可变凸度轧辊（CVC）的串辊来调节板形更有效。该结论与冷轧厂实践结论一致。     

连续退火炉内炉辊热变形的有限元分析

炉辊热变形是影响连续退火炉内带钢瓢曲和跑偏的关键因素之一,合理控制热态辊形变化对连续退火过程高效稳定通板至关重要。针对连续退火炉内最重要的加热段和冷却段工序,采用ANSYS软件建立炉辊有限元模型,基于软件的热力耦合分析,模拟不同工况下加热段和冷却段炉辊的热变形,比较分析冷态和热态工况下辊形曲线变化,讨论炉辊温度分布和轴向温差对炉辊辊形变化的影响规律。结果表明：加热段炉辊较大的轴向温差会使单锥度辊变为平辊,不起防跑偏的作用;冷却段炉辊较大的轴向温差会使平辊变为具有一定凸度的炉辊,增加带钢的冷瓢曲风险。炉辊轴向温差控制在≤50℃时,热变形对炉辊形状的影响较小。     

连退炉导向辊热凸度对辊形及带钢应力分布的影响

为了更有效地控制连退炉内导向辊热凸度和改善带钢的跑偏及瓢曲变形,以单锥度辊为研究对象,运用MARC有限元软件,定量计算了在加热段和快冷段不同导向辊温差时的导向辊热凸度及其对导向辊辊形和带钢应力分布的影响.研究发现：导向辊热凸度随导向辊温差增大呈直线上升的趋势.在加热段,随着导向辊温差的增大,导向辊产生热凸度后的形状分别为双锥度辊、单锥度辊和“M”型辊,带钢张应力和带钢最大应力分布随着导向辊温差的增大而改变;在快冷段,导向辊产生热凸度后变为双锥度辊,导向辊热凸度会影响带钢张应力值和最大应力值,但不影响其分布.     

14辊轧机辊系变形的有限元分析

针对现场应用的14辊轧机,利用三维有限元软件MSC.MARC建立三维辊系弹性变形有限元模型,求解三维辊系复杂变形,分析第一中间辊抽动和中间辊凸度对承载辊缝的影响。研究得出第一中间辊抽动量在0-50mm时,带材边部厚度的调节范围;中间辊凸度与轧后板凸度呈线性关系,即中间辊凸度越大,辊系的横向刚度也越大。     

六辊冷连轧机电工钢矩形断面控制弯辊力模型

为满足新一代高技术冷连轧机宽幅电工钢薄板等高端板材“Dead flat”矩形断面超平材超高板形质量要求,采用显式动力学有限元法建立六辊冷连轧机一体化仿真模型,利用现场工业轧制试验数据验证有限元模型的准确性,定量分析电工钢完整轧制过程中不同轧制因素对有载辊缝凸度的影响规律;基于6辊UCM冷轧机板形控制机理和课题组自主设计的EDW-N(Edge Drop Control Work Rolls for Non-shifting of the Work Rolls)工作辊非窜辊辊形建立六辊冷连轧机电工钢矩形断面控制的弯辊力数学模型;由有限元仿真与现场工业轧制试验结果确定了六辊冷连轧机电工钢矩形断面控制弯辊力数学模型的参数,并验证了其准确性;某大型1 420 mm六辊冷连轧机生产应用现场连续检测反馈数据表明：取得电工钢高精度出口凸度均值C15≤7μm的比例从38.58%提高到67.74%的显著生产实绩,充分发挥了六辊冷连轧机的高精度板形控制能力,可在很大调节范围内对板形质量进行调控,为解决无工作窜辊的6辊UCM冷连轧机宽幅电工钢薄板矩形断面控制瓶颈难题提供了解决方案和实现路径。     

有高温相变的电工钢热轧起浪的有限元分析

针对电工钢自由规程轧制过程起浪问题,开展电工钢不同冷却条件下的连续冷却相变转变温度分析测定和Gleeble热模拟实验,发现电工钢在975~875℃的奥氏体-铁素体两相区,随着轧制温度降低,变形抗力反而减小;电工钢大量同宽自由规程轧制下的工作辊出现严重的不均匀的箱型磨损和明显的热胀,综合辊形变化显著.考虑电工钢两相区变形抗力差异和综合辊形变化,建立电工钢热轧过程轧辊轧件的三维弹塑性耦合有限元模型,仿真分析轧制力、弯辊与窜辊对承载辊缝形状的影响,研究摩擦系数、压下量与轧制速度对带钢宽度方向内应力变化规律的影响,采用Shohet板形判据确定电工钢比例凸度残差变化路径,明确电工钢在"平坦死区"较大的上游机架出现"异常起浪"的生成过程.该方法为电工钢热轧板形的浪形控制提供了依据.     

过盈量对热力耦合铜套钢芯铸轧辊应力分布影响的研究

采用有限元法,对立式连续铸轧机热力耦合条件下热装过盈配合的铜套钢芯铸轧辊进行三维变形和应力的模拟计算,获得了同一辊套厚度、多组过盈量的辊套内外表面的等效应力分布,并得出适合于该铜套钢芯铸轧辊热装过盈配合的过盈量范围。所得结果为超薄快速铸轧铸轧辊过盈量的选择提供了参考。     

变弹性模量对高强钢辊弯成型回弹预测的影响

为研究非线性弹性模量对高强钢辊弯成型回弹预测的影响,进行拉伸试验和连续循环加载卸载试验,分析DP980高强钢在不同预塑性应变下的非线性弹性模量.采用塑性屈服面法和弹性模量减少转化面法,建立DP980高强钢弦线模量数学模型.运用型钢成型COPRA RF专业软件和有限元MSC MARC商业软件,建立了八机架的连续辊弯三维有限元模型.采用连续辊弯汽车用高强钢薄壁结构件试验验证有限元模型的可靠性.结果表明:循环加载实验中,随着预塑性应变的增加,弹性模量出现初期迅速下降,其后保持几乎不变的趋势,且塑性应变为10%时,DP980高强钢弹性模量下降了25%;对比试验与仿真结果发现,变弹性模量模型比恒值弹性模量模型能更准确地预测回弹问题,且预测精度提高了20%以上.充分考虑高强钢在预应变下非线性弹性模量,能显著改善辊弯成型预测回弹的精度.     

邻角精确控制的异型管辊弯成形过程数值模拟

针对汽车立柱用P形异型管多道次辊弯成形存在相邻凹凸角度偏差大、难以满足角度高精度要求的问题,基于弹塑性大变形理论,应用辊弯成形专业设计软件COPRA建立了P形异型管15道次辊弯成形有限元模型。结合实际生产过程,开展了完整成形过程的有限元仿真,分析发现焊管周长来料不足及P形异型管角部在轧辊孔型内金属流动不均、成形不到位是导致相邻凹凸角角度偏差过大的主要原因。结合仿真结果和生产实际,提出了选择合适的压缩系数、分配恰当的截面变形量和修正轧辊辊形三者相结合的邻角精确控制方法。应用所提方法进行了P形异型管辊弯成形有限元仿真,结果表明：仿真最终产品截面与设计截面基本一致,凹凸角的角度分别为90.5°和89.9°,角度偏差均在±1°的误差范围内;异型管辊弯成形金属流动到位,使得角部金属充满轧辊孔型,可改善P形异型管相邻凹凸角的成形质量。利用所提方法通过辊弯成形工业应用,获得了符合要求的P形异型管,其相邻凹凸角度精度分别提高了33.84%和36.70%,有效改善了P形异型管成形质量,可为生产实践提供依据。     

UC轧机中间辊非对称弯辊改善辊间压力分布

为了改善UC轧机辊间压力不均匀分布问题,采用中间辊非对称弯辊系统替代原有对称弯辊系统.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张力横向分布的影响,通过迭代方法计算出中间辊两端施加不同弯辊力后的辊间压力分布、出口厚度横向分布与出口张力横向分布.理论分析和实际应用结果表明,中间辊非对称弯辊可以改善辊间压力分布不均,降低轧辊磨损和减少轧辊辊面剥落,且不会影响成品带钢的厚度和板形.     

Improvement on strip flatness of cold temper mills by modifying roll contour shape

A study on roll gap profile (strip profile) control was accomplished in a 1700 mm single-stand temper mill. Some critical problems such as the deviation of work roll contour caused by grinding and wear, the effectiveness of work roll bending were discussed. Using a finite element model, the effects of roll contours (ground and wear) on strip profile were investigated. The roll bending effect on strip thickness was also analyzed. It is pointed out that there are some special features of flatness control in the temper mill: during temper rolling, roll deformation is slight due to small rolling load, and the loaded roll gap profile mainly depends on work roll contour, while the backup roll has a little effect on gap crown; the effect of bending force on gauge can not be ignored due to the coupling between flatness control and gauge control. A new roll contour arrangement adaptable to the mill was presented and has been put into practical production. The application of the new set of rolls showed some good results: larger crown control range of work roll bender, higher rolling stability, better strip profile and flatness quality.     

六辊轧机辊系弹性变形研究

在板带轧制中,轧机辊系弹性变形是影响板形质量的重要因素.以弹性基础梁理论为基础,将辊间接触及工作辊与轧件间的接触采用弹簧模拟其力学模型,从而获得六辊冷轧机辊系弹性变形的解析数学模型;提出了一种将轧件断面形状分布与轧制压力分布耦合的迭代计算轧机辊系弹性变形和轧件最终断面形状的方法,利用MSC. MENTAT/MARC软件建立了六辊轧机辊系弹性变形的非线性接触有限元模型.计算结果表明:采用解析法、有限元法计算出的轧件断面形状与现场实测出的轧件断面形状及板带凸度数值相近,这说明研究方法和模型的有效性.     

六辊CVC轧机轧辊弯曲和压扁变形的有限元分析

采用非线性弹塑性有限元法,利用大型非线性有限元软件MSC.Marc建立了六辊CVC轧机轧制过程三维有限元仿真模型。模型将辊系弹性变形与轧件弹塑性变形耦合在一起,进行统一建模与分析。运用该模型分别改变工作辊弯辊力、中间辊弯辊力、中间辊横移量进行有限元模拟,得到了工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊横移对六辊CVC轧机轧辊弯曲和压扁变形的影响规律。所建模型与分析结果可为六辊CVC轧机的板形控制研究提供理论数据与参考依据。     

一种高精度板带轧机的设想

轧辊和轧机的弹性变形是影响板带轧制时工作辊缝和平直度及厚度精度的关键因素;轧辊两端设置压下螺丝是产生轧辊弹性弯曲的根源。本文在理论分析的基础上提出了将压下螺丝从轧辊两端移至辊身中部的高刚度。高精度板带轧机的设想,并对其主要特点进行了探讨。     

Forced transverse vibration of rolls for four-high rolling mill

In order to investigate the forced transverse vibration of rolls under distributed draught pressure and moment of bending roll force, the forced transverse vibration model of rolls for four-high rolling mill was established. The work roll and backup roll were considered as elastic continuous bodies that were joined by a Winkler elastic layer. According to Euler-Bernoulli beam theory, the forced transverse vibration of rolls was analyzed based on modal superposition method. The forced vibration equations were established when the draught pressure and moment of bending roll force were imposed on the rolls respectively. Numerical modeling was made on 2 030 mm cold tandem rolling mill of Baoshan Iron and Steel Company. Simulation results show that when the work roll is only subjected to different forms of draught pressures, the vibration curves of work roll and backup roll are quadratic curves with amplitudes of 0.3 mm and 45 μm, respectively. When only the moments of bending roll force are imposed on the work roll and backup roll, the vibration curves of work roll and backup roll are quadratic curves, and the amplitudes are 5.0 and 1.6 μm, respectively. The influence of moment of bending roll force on the vibration of work roll is related with the bending roll force.     

Ф1000mm×1250mm钽带专用大型二辊轧机基础的设计

大型轧机基础,形体复杂、附属设施及设备荷载较多,设计较为复杂。以Ф1000mm×1250mm钽带专用大型二辊轧机基础为例,介绍其埋置深度、基础平面尺寸、地基承载力、配筋构造设计过程,通过二辊轧机基础的设计总结了设计经验,为同类工程提供参考。经过2a的运行,该设计完全满足生产要求,取得了满意的效果。     

Improved model to solve influence coefficients of work roll deflection

According to the concept of virtual bending force, a rational explanation for SHOHET’s model was presented. Considering the deformation characters of the work rolls in four-high mill, the deformation model of the work roll was regarded as a cantilever beam and new influence coefficients were deduced. The effect of the bending force was taken into account independently. Therefore, the contribution to work roll deflection caused by rolling load, rolling pressure between rolls and bending force can be got from the new formulas. To validate the accuracy of the formulas, the results obtained from the new formulas were compared with those from SHOHET’s formulas. It is found that they highly coincide, which illustrates that the formulas are reliable.     

基于流固耦合的两墨辊对滚的研究

为了提高胶印印刷质量,了解油墨传递过程及油墨传递特性,运用流固耦合算法,对油墨传递的初始时刻进行计算模拟.分析了油墨通过2个相互挤压墨辊的过程及在油墨压力与墨辊间压力共同作用下胶辊的变形和墨层有效厚度,得到油墨流动通道及油墨转移率.根据该分析方法,计算出不同条件下油墨的流动通道和油墨转移率,分析两墨辊对滚转速与墨辊间压力对油墨转移率的影响,并讨论了胶辊的运动机理,得出胶辊的运动是由于油墨的黏性力及硬辊对胶辊的推力共同作用的结果.