拉伸弯曲矫直机在冷轧板带板形控制中的应用

拉伸弯曲矫直机由矫直机工作机座、弯曲辊组、矫直辊组、张力辊组等结构组成,能消除带材的瓢曲、边缘浪形和镰刀弯等三元形状缺陷.泰钢安装使用拉矫机之后,板材的平直度由原来的15 I提高到4 I,板形质量得到了明显改善.     

八钢冷轧重卷机组改造

八钢冷轧重卷机组经过改造,增加了拉弯矫直机等设备,拉伸弯曲矫直机由矫直机工作机座、弯曲辊组、矫直辊组、张力辊组等结构组成,能消除带材的瓢曲、边缘浪形和镰刀弯等板形缺陷,经过改造冷轧板材产品的平直度由原来的40I提高到5I,板形质量得到了明显改善。     

带材边浪拉弯矫直有限元模拟研究

带材在轧制过程中由于延伸不均匀就会造成浪形或瓢区等三维板形缺陷。本文采用显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟了边浪带材拉伸弯曲矫直过程,分析了边浪带材的变形,得到：1)可使带钢得到有效矫直的与张应力相匹配的弯曲辊压下量;2)边浪处的延伸与平直处的延伸趋于一致,但一个弯曲单元的矫直能力不足;3)随弯曲辊的压下量增加,张应力对带材弯曲曲率的作用增大。这些结果对具有三维缺陷的带材拉弯矫直提供了有益的参考作用。     

薄带材浪形缺陷生成与拉伸矫直过程数值仿真

基于ABAQUS有限元软件建立了薄带材浪形生成与拉伸过程有限元模型,研究了带材在初应变作用下的浪形缺陷生成规律及其在张力拉伸作用下的应力特性及其变形行为,并进一步分析了浪形缺陷拉伸矫直矫平功效的主要影响因素及其影响规律.薄带钢变形过程可分为浪形生缺陷生成、拉伸矫直和弹性回复三个阶段.针对薄钢带弹性后屈曲浪形和铝带弹塑性后屈曲浪形两类典型浪形形式,研究了浪形缺陷在后屈曲和拉伸变形阶段的浪形陡度变化与系统能量变化规律.研究表明:弹性后屈曲浪形在拉伸矫直过程中浪数和浪高均发生变化,而弹塑性后屈曲浪形仅发生浪高的连续变化.弹性后屈曲浪形矫直后的残余应力分布形式与初始应力分布类似,而弹塑性后屈曲浪形的残余应力分布发生显著差异.浪形缺陷的残余陡度随初始浪形陡度增大而增大,随带厚增加而减小,且弹塑性后屈曲浪形缺陷的矫直效果更为显著.      

带材浪形的拉伸弯曲矫直

拉伸弯曲矫直能消除或减轻带材的浪形缺陷。文内给出拉伸弯曲条件下带材长度方向的应力与应变关系式;一次弯曲的拉伸弯曲矫直带材可能出现的五种变形状态;进而给出拉伸弯曲矫直后带材平直的判别式;最后给出多次弯曲的拉伸弯曲矫直工艺参数的优化模型。所有分析方法已被由前后卷取机和十辊矫直机所组成的拉伸弯曲矫直设备上的实验所证实。     

镀锡板开平线矫直机插入量对板形控制的影响

基于镀锡板开平线矫直机结构形式,分析了矫直机结构特点及带材矫直机理。通过建立开平线矫直机有限元仿真模型,研究带材矫直过程的变形机理,分析各矫直辊组插入量对板形质量的影响。结合带材矫直过程仿真分析规律,建立了不同规格开平线矫直机插入量参数优化表,并针对不同来料板形制定矫直参数。参数优化后,带材浪形及翘曲缺陷基本消除,实现了镀锡板开平后板形质量的大幅提升,取得了良好的实用效果。     

翁格勒(UNGERER)拉伸弯曲矫直机特点及技术分析

翁格勒（ＵＮＧＥＲＥＲ）拉伸弯曲矫直系统不仅有传统辊式矫直机的作用,而且还具有拉伸弯曲的特点。它采用的是四辊式的张力辊组和带有弯辊技术的多辊组结构式矫直机。它可使被矫带材产生纵向拉伸应力和横向弯曲应力。两种应力叠加的作用,消除了带材多元形状缺陷,达到了最好的平直效果。     

DR9镀锡板板形控制技术研究与应用

针对DR9镀锡板在二次冷轧和镀锡拉矫过程中存在的边浪及翘曲等板形问题,分别在二次冷轧、卷取、拉矫等3个镀锡板板形控制的关键工艺环节开展二次冷轧机的板形控制能力与辊形配置及辊端压靠现象、卷取过程带钢板形缺陷变化、镀锡拉矫机对带钢板形翘曲缺陷的调控性能等方面的分析研究。确定了该边浪及翘曲板形缺陷产生的原因与规律,提出了全流程DR9镀锡板板形控制策略与系列板形控制技术,并在首钢京唐镀锡板生产线投入生产应用,使二次冷轧后DR9镀锡基板的板形缺陷由原来20 IU的边浪改善为5 IU的中浪,边浪板形缺陷完全消除,镀锡拉矫后DR9镀锡板的板形缺陷也明显改善,带钢翘曲高度由35降至10 mm以内。     

张力拉矫段自动控制系统的应用

拉矫重卷机组用于将冷轧带卷经拉伸弯曲矫直、切边后进行分卷.张力拉矫段是本生产线的工艺段.张力拉矫段由1#-4#入口张力辊、拉矫机、5#～8#出口张力辊组成,分别为拉矫机提供入口张力和出口张力.拉矫机用于对带钢进行连续拉伸弯曲矫直,消除带钢板型缺陷,改善带材平直度,采取延伸率控制方式.     

拉矫机带钢反弯曲率的计算方法

对于拉伸矫直机,带钢在矫直机辊子上的曲率半径的计算尤为重要,只有确定了该曲率半径,才能进一步计算带钢的反弯曲率、弹复曲率和残留曲率,进一步计算带钢的平直度。假定带钢在矫直辊上的曲线为抛物线,给出带钢反弯曲率半径的计算方法,并且进一步讨论矫直辊辊子直径的计算方法。     

钛带在带钢连续退火炉内张应力横向分布仿真

为了探讨利用现有带钢连续退火线生产冷轧钛带产品,基于ABAQUS仿真平台,针对国内某带钢连续退火炉设备条件,建立钛带在退火炉内弹塑性变形的有限元仿真模型,并开展数值模拟研究。结果表明,炉辊辊形、钛带初始板形缺陷及钛带工艺张力大小是钛带张应力横向分布的主要影响因素;钛带的张应力横向分布不均度在凸度辊、单锥度辊和双锥度辊上依次趋于严重;钛带的初始板形缺陷使其张应力横向分布更不均匀,初始有边浪和中浪的钛带都会出现张应力分布不均匀现象;工艺张力对于钛带张应力横向分布均匀性影响不大。针对钛带张应力横向分布的影响因素及其影响规律的研究结果,对于设计炉辊辊形和确定对来料钛带实际板形的要求都具有参考价值。     

辊式矫直机矫直板带浪形的有限元仿真分析

 辊式矫直机的矫直功能是中厚板生产线上保证板带板形的重要手段,其矫直过程可以消除或均匀板带内部残余应力,对提高板带综合质量具有重要意义。为了分析矫直机对带有边浪的板带的矫直过程以及矫直效果,首先建立了板带弯曲挠度的计算模型,为确定矫直辊的压弯量奠定了基础。在矫直模型作为压弯量设定的基础上,参考现场实际设备尺寸,通过借助大型商用有限元软件ANSYS建立了11辊的辊式矫直机有限元仿真模型,并针对研究目标设计了相应的仿真工况,将模型的矫直过程调整为采用上辊系整体压下倾斜的设置,对不同浪高的板带进行仿真分析。将有限元模型计算出的矫直力与生产实际设备的矫直力进行对比,有限元模型的矫直力计算偏差约为8.3%,满足计算精度要求。设置边浪浪高分别为5、10、20 mm的板带作为仿真工况,对其矫直过程进行仿真计算,提取仿真结果中的相关数据进行分析,发现在不采用弯辊的条件下,矫直过程同样具有消除板带不平度的作用。结果表明,在浪高较大时,矫直过程消除不平度的作用明显,但是矫直后板带并不能达到最终的平整度要求;在浪高较小时,矫直过程对不平度的消除能力较弱,但矫直后板带不平度可以达到最终的平整度要求。在分析的基础上,在工业现场的实际设备中进行相关试验,试验数据表明,仿真结果与试验结果趋势相同。     

辊式矫直过程弯辊量对边浪影响的仿真分析

针对辊式矫直过程建立具有边浪特征的带钢有限元仿真模型,通过对比现场工况实测矫直力与有限元模型计算所得的矫直力,得到二者误差在10%以内,验证了有限元模型的精度。分别采用原始曲率补偿法和塑性变形层增加法确定了4种弯辊量设定方案。采用上述方案对浪高为20 mm的带钢进行矫直,对比矫直后带钢平直度情况,得出按最高浪采用原始曲率补偿法计算得到的弯辊量矫直效果最优。同时随着弯辊量的加大,矫直力也随之增加,为现场边浪矫直过程提供了依据。     

宽厚板预矫机负扭矩分析

宽厚板七辊预矫机是提高板带平直度、均匀或减小残余应力分布的重要环节,其矫直水平直接决定了产品质量.以宽厚板实际变形情况为背景,通过研究材料变形与各道次下的弯曲曲率及弯曲挠度之间的关系,对负扭矩的产生原因进行了分析;与此同时采用应变电桥法对七辊预矫过程中传动轴扭矩测试信号进行了分析,并通过有限元模拟进行对比分析.研究结果表明:负扭矩的产生是由于集中驱动所提供的同一转速与压弯量不同形成的不均一速度,二者无法适应引起的;负扭矩导致各个辊负载扭矩重新分配,最终对矫直辊面造成损伤;并在此基础上优化矫直工艺参数,将第二台电机的转速提高30％后,6号辊负扭矩现象得到缓解,3号和5号辊扭矩剧增现象得以消除,矫后板平直度得到改善,矫后残余应力分布更加均匀.     

张力对冷轧304奥氏体不锈钢薄板板形影响的数值模拟

为研究张力对单道次冷轧304奥氏体不锈钢薄板(/%:0.053C、0.55Si、1.50Mn、0.030P、0.002S、17.02Cr、8.01Ni、0.50Cu、0.08Mo)板形的影响,基于显示动力学有限元法,采用ANSYS/LS-DYNA软件对2 mm薄带钢的4辊轧机冷轧过程进行模拟和分析。结果表明,在压下量为0.06 mm,前张力13～40 MPa,后张力1～18MPa的轧制工艺下,轧后板带边部主要受压应力作用,中问部分受拉应力作用,带钢将产生微小的边浪;前张力由15 MPa增大至21 MPa时,带钢沿板宽方向应变值趋于均匀,增大前张力可改善带钢的平直度,后张力增大亦有助于改善板形,其效果较前张力明显。     

热轧带钢尾部“伪板形不良”问题研究

 热轧带钢头部与尾部处于非稳态轧制区,容易出现各种尺寸形状质量缺陷。在轧制软薄料时,带钢尾部经常出现一种外观与中间浪类似的“伪板形不良”,但其产生机理与板形不良完全不同,因此常规的板形控制手段无法解决该问题。为此,首先对该问题的产生机理进行了分析,发现这一现象的原因是抛钢一瞬间张力消失引起的突然收缩。根据上述机理,对抛钢前F8机架与卷取机的速度匹配关系进行了优化设定,使带钢尾部的“伪板形不良”问题得到极大改善,还避免了带钢表面与辊道之间的擦伤与划伤。     

Residual Curvature of Longitudinal Profile Plate Roller in Leveling Process

Roller leveling process of longitudinal profile (LP) plate is hardly studied because plate thickness changes. Deformation characteristics and residual curvature during LP plate leveling process were investigated based on curvature integral by elastic-plastic differences. It was found that entry intermesh section is reduced with increasing thickness and entry intermesh should be from 0.7 to 1.1 mm for LP plate with 42/54 mm in thickness. In order to get satisfactory flatness along longitudinal direction, small entry intermesh should be selected and exit intermesh should be 0 mm. In addition, thickness section for LP plate which can be leveled by 11 roller leveler is from 24 to 60 mm. Finally, there is an intermesh schedule that could level LP plate with initial curvature less than elastic limit curvature.     

Thermal, Microstructural and Mechanical Coupling Analysis Model for Flatness Change Prediction During Run-Out Table Cooling in Hot Strip Rolling

 Non-uniformity of temperature distribution across strip width direction is the ultimate reason why the flatness defect occurs on the strip after cooling process although the strip is flat at the exit of finishing mill. One thermal, microstructural and mechanical coupling analysis model for predicting flatness change of steel strip during the run-out table cooling process was established using ABAQUS finite element software. K Esaka phase transformation kinetics model was employed to calculate the phase transformation, and coupled with temperature calculation using the user subroutine program HETVAL. Elasto-plasticity constitutive equations of steel material, in which conventional elastic and plastic strains, thermal strain, phase transformation strain and transformation induced plastic strain were considered, were derived and programmed in the user subroutine program UMAT. The conclusion that flatness of steel strip will develop to edge wave defect under the functions of the differential thermal and microstructural behaviors across strip width during the run-out table cooling procedure was acquired through the analysis results of this model. Calculation results of this analysis model agree well with the actual measurements and observation.