极薄带轧制变形区接触轮廓及接触压力分析

轧制力模型的准确性对轧制过程中轧件厚度的控制起着决定性的作用。传统的轧制力模型假设轧辊为圆弧形,但是随着极薄带厚度的减小,变形区接触弧长远远大于轧件厚度,此时轧件已被压扁为非圆弧形轮廓。针对上述问题,Fleck基于赫兹接触理论准确求解了变形区轧辊轮廓,从而建立了新的轧制力模型,但是,Fleck解析方法比较复杂,针对不同的轧制工况建立了不同的计算方法。为了建立简化的解析方法,不仅统一了整个变形区轧制压力与摩擦力的表达式形式,而且忽略了中性区弹性卸载现象。通过对比简化模型计算结果与Fleck模型计算结果、实测的变形区轮廓,验证了简化解析模型的准确性。利用该简化模型分析了不同因素对变形区接触弧轮廓及接触压力分布的影响。结果表明,随着来料厚度减小、工作辊弹性模量减小、压下量增大,变形区轧辊弹性压扁越来越严重。     

轧辊弹性压扁对中厚板轧制压力预报精度影响的研究

建立中厚板轧制压力计算模型,分别采用简单轧制情况和考虑轧辊弹性压扁情况下轧件与轧辊接触面积计算模型来预报轧制压力,分析轧辊弹性压扁对中厚板轧制力预报精度的影响。结果表明,在中厚板轧制过程中考虑轧辊弹性压扁的情况下,当预报轧制压力小于实测值时,轧制压力的预报精度提高;当预报轧制压力大于实测值时,轧制压力的预报精度降低。     

考虑轧件弹性变形的Hill轧制力显式公式

带钢的轧制力计算和轧辊的压扁计算互为条件 ,针对考虑轧件弹性变形的Hill轧制力公式和Hitchcock轧辊压扁公式 ,推导了它们的显式计算公式 ,从而避免了传统的迭代计算。     

超高强钢冷轧过程轧制力计算的改进模型

 为了解决采用圆弧模型计算超高强钢冷轧过程轧制变形区轧辊压扁曲线误差较大的问题,充分考虑到超高强钢的轧制特点,通过分析不同压扁半径下轧辊压扁曲线的变化规律,构造出新型轧辊压扁曲线函数模型,给出了该函数中轧制变形区接触弧长特性参数与轧辊压扁曲线特性参数的求解方法。基于此,根据弹塑性理论中的变形与应力关系,推导了入口弹性变形区、塑性压下变形区以及出口弹性变形区单位轧制压力分布计算过程,建立了超高强钢冷轧过程总轧制力计算模型。并将其推广应用到某钢厂2030冷连轧机组,验证了该模型的计算准确度。结果表明,超高强钢冷轧过程轧辊压扁曲线用二次函数表示,更能准确反映轧辊压扁状态,其计算结果与实际值具有较高的吻合度。同时,为冷连轧机组生产超高强钢产品极限轧制能力的评估与轧制规程的制定提供了理论依据。     

一个精确计算压扁接触弧长模型及其在冷连轧机上的应用

以弹性接触理论为基础,利用Hertz基本公式,同时考虑轧辊的弱性压扁变形和轧件的弹性回复变形,推导出一个精确计算压扁接触弧长的模型。与多个有代表性的模型之间进行了对比分析,模型与实际情况更加相符。利用本模型建立的轧制压力模型计算精度优于原轧制力模型。     

1235铝合金热粗轧轧制力模型的研究

以经典轧制理论为依据,对1235铝合金热粗轧过程的轧制力模型进行研究。详细分析了轧辊的弹性压扁半径、应力状态系数和轧件变形抗力三个因素对轧制力的影响。用MATLAB建立的粗轧过程轧制力数学模型,使轧制力预测误差控制在5%~7%之间,基本可以满足现场实际生产的要求。     

PC轧机轧制过程前后滑区的研究

采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对PC轧机轧制变形区内轧件速度进行模拟。利用此模型,分析在不同轧制工况下各种影响因素对变形区内轧件轧制速度的影响,进而通过分析轧件与轧辊的速度差,得到前后滑区长度的变化情况,为研究轧制过程中的打滑现象提供重要的依据。     

考虑轧件弹性变形的ill轧制力显式公式

带钢的轧制力计算和轧辊的压扁计算互为条件，针对考虑轧件弹性变形的Ｈｉｌｌ轧制力公式和Ｈｉｃｈｃｏｃｋ轧辊压扁公式，推导了它们的显工计算公式，从而避免了传统的迭代计算。     

极薄箔带轧制的适轧厚度理论及数值模拟

 微制造、微电子行业的小型化、轻量化和移动化的发展方向需要厚度更薄、尺寸精度更高的极薄和超薄金属箔材，极薄和超薄金属箔材制造技术越来越重要。极薄带轧制试验及生产实际中,Stone最小可轧厚度公式有较多不合理之处。通过有限元模拟得到不同厚度极薄箔带在不同压下率时的接触轮廓与轧制压力变化规律，为Stone最小可轧厚度赋予新含义，即表示在极小压下变形量条件下是否存在中性区的临界厚度值；建立了极薄箔带适轧厚度解析计算模型，即根据轧制力条件和箔带厚度可计算出其单道次能够获得的最大压下量，为已有轧机确定产品规格范围并制定轧制规程及为设计轧机时确定轧辊直径和力学参数提供理论指导。     

AA5052铝合金热粗轧轧制力模型的研究

以经典轧制理论为依据,对AA5052铝合金热粗轧过程的轧制力模型进行研究。详细分析了轧辊的弹性压扁半径、应力状态系数和轧件变形抗力三个因素对轧制力的影响。用MATLAB建立的粗轧过程轧制力数学模型,使轧制力预测误差控制在5%～7%之间,基本可以满足现场实际生产的要求。     

Experimental and theoretical analysis of roll flattening in the deformation zone for ultra-thin strip rolling

For ultra-thin strip rolling, the conventional rolling force models are no longer applicable. To obtain accurate rolling force in the shape and gauge control process, Fleck proposed a new roll flattening model. In this study, experimental analysis, finite element simulation, and theoretical analysis were conducted to evaluate the Fleck model. The experiments and simulations show a clear neutral zone in the deformation zone with decreasing strip thickness. The finite element simulation results show that the proportion of the elastic unloading zone is small, when an elastic unloading phenomenon appears in the neutral zone. Thus, to simplify the rolling force model, the effect of an elastic zone could be ignored. Based on this finding, we develop a rolling force model with quick calculation speed, high precision, and convenient online application. Finally, the accuracy of the simplified model is verified by the measured rolling force.     

薄带材轧制的最小可轧厚度理论及数值模拟

 智能制造、电子通信等行业向微型化、集成化方向发展要求不断提升精密轧制带材产品质量,提高厚度精度控制是其中关键组成部分,因此,精密带材轧制过程接触变形区理论研究有着极其重要的意义。以Stone轧制力模型为代表的传统薄带材冷轧理论假设轧辊在接触变形区内保持圆弧状轮廓,利用Hitchcock公式求解接触弧长进而求得平均单位压力,并在此基础上建立了Stone最小可轧厚度理论。在试验及实际生产中很多学者发现有时Stone轧制力计算值与实际值相差甚远,这是由于某些轧制工况下接触变形区内存在中性区,轧辊圆弧状假设不再适用。中性区的存在使轧制力剧烈增大而带材金属延伸变形增加甚微,即轧制难度增大、轧制效率降低。通过对不同厚度薄带材轧制过程进行有限元分析,得到了不同道次压下率下接触变形区轮廓与接触压力分布的变化规律,带材初始厚度越小或道次压下率越大,接触变形区内中性区所占比例越大,接触压力分布趋于椭圆形分布;基于Stone轧制力公式建立了考虑轧制效率的薄带材最小可轧厚度模型,对于一定初始厚度与Stone最小可轧厚度比值,根据轧制工艺参数可计算接触变形区内恰好不存在中性区时的临界道次压下率,以此临界道次压下率为依据可确定高效轧制厚度范围及Stone轧制力模型的适用条件,为精密薄带材轧制生产过程提供理论指导。     

Influence of roll geometry and strip width on flattening in flat rolling

The size of local roll flattening and its distribution along the direction of the roll axis in flat rolling were calculated by means of 3-dimensional finite element method. For analysis of elastic flattening deformation of the roll stack the well-known classical and analytical solutions are usually employed which were derived from elastic half space theory or two dimensional contact theory. By comparison of results from both the different methods the validity of the classical formulae was examined. Some of the formulae are more appropriate for calculating local flattening along the work roll/strip interface, however, they may result in a great deviation in calculating the flattening along the work roll/ back-up roll interface, especially for the back-up roll. Using the Fe model the influence of roll geometry and strip width under a specific rolling force on the flattening was taken into account, which is difficult to be treated with classical models.     

Three-Dimensional Model for Strip Hot Rolling

Steel stripis widely usedin many fields such asautomobile ,building,transportation and householdappliance ,etc·. Withthei mprovement in productiv-ity and automation of strip processing,the require-ments for crown and flatness of strip have been in-creasingly severe ,and“crown free”steel strips arerequired for some special applications such as for au-tomobile parts andtinplate cans .In order toi mprovethe strip quality , an effective three-di mensionalmodel is needful to further study on the…     

基于有限元与神经网络的板形调控功效

 针对冷连轧机组中的6辊CVC轧机,利用大型非线性有限元软件MSC.Marc建立仿真模型,对多种轧制条件下轧件的弹塑性变形和辊系的弹性变形进行了耦合计算,得到了6辊CVC冷轧机工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊横移的板形调控功效离散值。研究了不同轧制工艺参数、轧件参数和轧辊参数对各板形调节机构调控功效的影响规律,并得出相应的板形调控功效系数。以有限元计算结果为样本,利用BP神经网络强大的非线性映射功能,建立了板形调控功效的神经网络计算模型,为板形在线闭环控制模型提供高精度的板形调控功效,解决了有限元计算耗时长,难以满足在线控制要求的问题。     

板带轧制过程多参数耦合模拟系统的开发

考虑轧件和辊系间的接触力与变形协调关系，采用一种选代的方案，开发了一个分析三维板带轧制过程的计算机模型。它耦合了计算轧件变形的三维刚塑性有限元法，计算辊系变形的影响函数法和弹性有限元法。该系统可用来精确预报轧制压力横向分布，前后张力横向分布，金属横向流动，以及轧后板带的横向板厚分布，包括板凸度和边部减薄等，并且具有较高的计算效率。     

冷轧平整机板形控制特性研究

针对某1500mm四辊冷轧平整机在轧制过程中产生的板形缺陷等问题,通过建立平整机辊系弹性变形有限元模型,对其板形调控特性进行了仿真分析,分析主要包括辊形、带钢宽度、轧制力、弯辊力的变化对辊系变形及辊间接触压力的影响,由仿真结果揭示出了平整机产生板形问题的机理,对指导实际生产具有重要意义。     

方矩形管端部成型机制

 利用非线性有限元方法,结合实际生产中方矩形管辊压成形过程,建立了有限元仿真模型。基于该模型对7机架实际辊压成型过程进行了模拟运算,得到了成形过程中稳定段处节点位移矢量、应力和应变的分布情况。通过对仿真计算结果的分析,得到管头端面上在角部和边部的过渡区存在着“位移中性面”,在端面上角部和边部的中心处伴有明显的金属“外翻”和“内翻”的情况,仿真结果与现场轧制结果相符。