冷轧带钢板形翘曲变形过程及规律的解析

针对冷轧带钢生产现场常见的板形翘曲缺陷,应用辛弹性力学方法对因材料纵向延伸在厚度方向上出现不均匀而导致带钢翘曲变形的现象及过程进行了解析研究,通过建立和求解带钢翘曲变形力学模型,推导获得带钢翘曲度大小和不均匀纵向延伸的关系.在选择通用有限元软件验证了基于辛弹性力学方法的带钢翘曲变形力学模型及计算结果的正确性的基础上,计算得到了各个影响因素对翘曲变形的影响规律.计算结果表明,带钢翘曲度大小随着带钢上下表面纵向延伸差和横向与纵向延伸差比值的增大而线性地增大,随着带钢厚度增大而减小,随着带钢宽度增大而呈二次关系增大.最后,应用辛弹性力学方法带钢翘曲变形模型,研究了C翘向L翘的转化现象,建立了C翘转化为L翘的力学模型,获得其转化关系公式,并通过现场实验验证了转化公式的准确性.      

热镀锌连退过程C翘机理及其预报模型

 为有效降低带钢C翘发生风险,提高其表面镀层均匀性,研究了热镀锌连退过程C翘形成机理。充分考虑到热镀锌连退过程的设备与工艺特点,从弹塑性力学角度详细分析带钢C翘形成机理,并推导出C翘机理力学模型。采用条元法建立带钢C翘预报计算模型,并基于此采用优化递推法成功解决生产应用C翘预报模型难点。最后,在此基础上编制热镀锌机组连退过程带钢C翘预报软件应用于现场,并分别预报两种典型规格带钢在炉内不同工艺段板形翘曲演变过程。结果表明,机组出口板形预报值与其实测值的偏差满足产品精度要求,该模型能实时预测炉内工艺段板形,为后续工艺参数优化提供理论指导,具有进一步推广应用的价值。     

镀锌机组带钢C翘缺陷综合治理技术的开发

 为了研究带钢热镀产品C翘板形缺陷导致其镀层不均匀性严重问题,优化热镀锌机组连退工艺过程,开发带钢C翘缺陷综合治理技术。首先考虑热镀锌连退过程的设备与其工艺特点,分析C翘板形发生机理,明火烧嘴状态、辐射管状态、风机状态、带钢重力、上游工艺段遗传板形等影响因素,使得带钢表面各处存温度差异性较大,致使带钢横向残留塑性变形在其厚度方向分布均匀,当其超过其临界失稳条件而发生C翘。然后,从系统学的观点出发建立兼顾C翘缺陷影响因素的连退炉系统函数,考虑到连退炉多变量耦合、复杂非线性特点,以工艺段为单位将连退过程划分子系统,以各工艺段板形翘曲最小为目标,基于带钢C翘预报模型分别建立加热段温度优化目标函数、均热段温度优化目标函数、冷却段冷却风机状态优化目标函数,并以各工艺段目标函数相叠加的形式建立系统函数。得出了连退过程各工艺段工艺参数综合优化方法,制定其工艺优化流程,并形成加热段温度优化设定技术、均热段温度优化设定技术、冷却段冷却风机状态优化设定技术等关键技术。最后,将该综合治理技术应用于国内型钢铁机组取得良好效果。结果表明,典型规格带钢在连退过程各工艺参数优化前后对比,其最大翘曲量由17.0 mm降至5.9 mm;该类型带钢的镀层厚度生产统计数据显示,带钢C翘板形改善后,带钢上下表面平均镀层厚度降至用户要求的范围内。     

热轧带钢的冷却参数与翘曲关系

针对卷取温度为500℃的12 mm厚X70管线钢热轧带钢,利用MARC有限元软件建立层流冷却过程中的热-力-相变耦合的数学模型,计算两种下上冷却水比时层流冷却过程中温度场、应力、应变、相变体积分数和翘曲度随时间的变化.结果表明:1.25水比的冷却过程中,厚度方向上各面的冷却速度不一致,导致水冷前期带钢上下表面应变不同,带钢会产生向上的翘曲,冷却过程中边部最大的翘曲量达到21.84 mm;水冷后期带钢板形会逐渐恢复平直,但由于水冷过程中发生塑性变形,终冷时厚度方向上贝氏体含量的差异,卷取时带钢边部依然有-9 mm的翘曲量.上下表面的不均匀冷却是引起翘曲的根本原因.在保证X70管线钢性能条件下,采用1.58的下上水比工艺,卷取时边部翘曲量仅为-0.58 mm,合适的下上水比能大幅度减小层流冷却过程中带钢的横向翘曲.      

金属层合板板形翘曲变形行为

采用经典弹性力学方法建立了金属层合板翘曲解析计算力学模型,获得了厚度方向不均匀延伸与板形翘曲之间的定量关系;并分别建立了在线和离线两种状态下金属层合板翘曲变形的有限元数值模拟模型,对解析计算力学模型进行了验证;在此基础上,揭示了金属层合板产生板形翘曲缺陷的力学根源以及各因素对金属层合板板形翘曲缺陷演变的影响规律,同时对比分析了双层和三层结构层合板与均质板的翘曲变形差异以及铜/碳钢层合板与不锈钢/碳钢层合板二者之间的翘曲变形差异。研究表明,金属层合板翘曲高度与延伸差、厚度比呈正比关系,与厚度呈反比关系,且基层与覆层的切变模量相差越大,厚度比对金属层合板翘曲变形的影响越大。基于数值模型,模拟研究了层合板在理想均匀分布的初始温度下,历经去应力退火过程时,其板形翘曲的变形行为及规律,并与均质板进行比较。最后,在工业生产现场取样已翘曲层合板,通过测量其弯曲变形量进而反求其初始延伸差,验证了解析计算力学模型的准确性。      

连退过程带钢张力横向分布模型及其影响因素

 针对以往连退过程中对带钢内部应力横向分布情况无法在线预测,从而对连退过程中的跑偏、瓢曲以及带钢在各工艺段的板形演变无法在线预警、容易造成断带缺陷的问题,充分结合连退机组的设备与工艺特点,在研究了带钢横向温度差、来料板形、炉辊辊型、炉辊水平度与垂直度误差对带钢内部单元变形影响模型的基础上,建立了一套适合于连退过程的带钢内部张力横向分布模型,给出了相应的计算策略,并以宝钢不锈钢有限公司某连退机组为研究对象,定量分析了炉辊原始辊型、来料板形、横向温差以及炉辊水平度与垂直度误差、设定张力等因素对连退过程带钢内部张力横向分布的影响,编制出了相应的“连退机组通板过程带钢内部应力横向分布及板形演变预报软件”,并将其应用到生产实践,取得了良好的效果,具有进一步推广应用的价值。     

热轧中碳宽带钢冷却过程横向弯曲变化规律的数值模拟

 针对目前困扰热轧中碳高强度宽带钢生产的横向弯曲缺陷,使用有限元软件ABAQUS结合FORTRAN语言编写子程序,建立热轧带钢轧后冷却有限元模型。通过模型计算,分析带钢轧后冷却过程中上下表面的冷却不均以及带钢厚度对带钢横向弯曲的影响。研究结果表明,相同厚度情况下,带钢上下表面冷却不均程度越大,带钢横向弯曲程度越严重,上下表面相同冷却效率比的情况下,带钢越厚,带钢横向弯曲越严重。冷却过程中,受温度变化和相变的综合影响,带钢弯曲方向和大小会发生较大变化,且冷却过程中带钢弯曲量最大值远远大于冷却结束后横向弯曲量。     

七机架热连轧机组轧制温度综合优化技术

热连轧轧制过程中的轧制温度会影响带钢变形抗力以及轧制力的大小,进而改变带钢的出口厚度以及出口板形分布,因此,当轧制温度设定不合理时,会导致带钢的出口厚度精度变低、出口板形质量变差。充分考虑到热连轧机组的设备特点及其轧制工艺特点,首先,通过对变形抗力模型、出口厚度模型、宽展量模型以及出口板形模型的研究,定量分析了轧制温度对变形抗力、出口厚度、带钢宽展量以及出口板形的影响效果及其影响过程。然后,针对由于轧制温度设定不合理而导致的出口板形质量较差的问题,以板形分布的极值差值程度以及波动程度为约束条件建立了带钢板形横向控制目标函数与纵向控制目标函数,进而建立了带钢板形综合控制目标函数,针对由于轧制温度设定不合理而导致的出口厚度精度较低的问题,以出口厚度偏差的标准差以及出口厚度偏差的平均值为约束条件建立了带钢厚度偏差综合控制目标函数,并在此基础上以出口板形最优以及出口厚度偏差最小为目标,以7个机架的极限轧制力、宽展量以及轧制温度变化范围为约束条件建立了七机架热连轧机组轧制温度综合优化设定目标函数,实现了七机架热连轧机组轧制温度设定值的综合优化,将该优化技术应用到了国内某热连轧机组的带钢生产中后使...     

汽车工程机械用钢翘曲原因分析与探讨

针对汽车工程机械用钢中存在的翘曲问题,通过板形跟踪实验得出平整机是导致带钢翘曲的主要因素,阐述了带钢翘曲随着屈服强度升高而恶化的原因。分析指出平整机工作辊上下摩擦系数差及辊径差会造成平整后塑性应变差,根据汽车用钢的高强度特点制定了改善原始板形、降低平整轧制压力、缩小工作辊辊径差等方法,取得了良好的综合应用效果。     

带钢横向厚度控制不均对退火板形的影响分析

带钢横向厚度控制不均,会使带钢在退火过程中产生横向温度差异和横向张应力分布差异,而横向温度和横向张应力分布存在差异会使带钢横向各位置处产生纵向延伸不均,进而导致退火带钢板形不良。以实际生产过程中带钢横向厚度控制不均的典型现象为切入点,分析带钢横向厚度不均对退火板形的影响,对分析和改进退火板形有一定的指导意义。     

热轧带钢残余应力相关板形缺陷机理分析及攻关措施

对残余应力相关板形缺陷归纳统计,按产生机理划分为瓢曲与翘曲两大类问题,侧弯与C翘分别是瓢曲和翘曲典型代表缺陷。侧弯与浪形存在相互对应关系,分析显性浪形、隐性浪形控制现状,发现精轧存在人工修改目标凸度设定值现象;建立平整机三维有限元模型,对比分析不同凸度带钢平整后横向应力分布情况,采用“小凸度+空过平整”措施,侧弯平均值从15.2降低至4.97 mm。因下支撑辊传动,带钢变形区存在搓轧区导致带钢上下表面应力差,导致C翘缺陷产生,这种现象通过动态显性有限元分析进一步得到验证,对比分析工艺参数,开展试验设计(DOE),通过工艺参数优化,C翘平均值从27.6降低至10.5 mm。     

冷轧极薄规格带钢羽痕缺陷生成机理与控制

针对双机架平整机生产极薄规格带钢时表面出现的羽痕缺陷生成机理进行了分析。通过研究发现,羽痕生成是由于极薄规格带钢在宽度方向上由轧制力和张力共同作用下出现不均匀变形,该变形产生的分界线在平整过程中出现了不均匀延伸;而在平整过程中由于弯辊和窜辊的预设定参数不合理、单位张力设定偏低、平整过程中弯辊力与轧制力不匹配等因素导致带钢局部延伸偏大,形成了明显的浪形,此浪形若经过平整机辊缝碾压则生成羽痕缺陷。通过将平整机设定张力提高30%、调整板形曲线为1~8 IU的大边浪、依照带钢厚度调整平整机板形预设定参数以及开发轧制力弯辊力跟随控制模型等措施,极薄规格带钢羽痕缺陷带出品由 206降至51 t/月,基板表面质量满足了国内外多家高端用户的要求。     

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。     

Al2O3夹杂在DC06钢中的分布及对深冲性能的影响

连退DC06钢板表面发现线链状及翘皮缺陷,初步判断是非金属夹杂物经轧制后破碎造成。通过扫描电镜(SEM)观察两种缺陷处夹杂物的微观形貌,线链状缺陷处夹杂物多为不规则的块状,翘皮处夹杂物多为颗粒状。经统计发现两种缺陷处夹杂物尺寸(d)均较小,为显微夹杂物,1.5 μm≤d≤6.2 μm。通过能谱检测分析两种缺陷处夹杂物的成分,确定夹杂物类型为非金属夹杂物Al₂O₃。通过模拟微冲压试验可知,此尺寸级别的Al₂O₃夹杂造成的线链状缺陷对连退DC06钢板的冲压性能无明显影响。翘皮缺陷已对钢板外观造成很大影响,故不再考察其对冲压性能的影响。     

极薄带钢搭接焊热影响区断带问题分析与改善

针对某连续退火机组0.2 mm及以下极薄规格带钢出现的焊缝热影响区断带问题,结合实物断口形貌分析,从焊缝增厚量、焊接接头金相组织及熔合情况、焊接接头显微硬度分布等不同角度展开研究,确认断带由过渡区域存在未熔合缺陷、焊缝增厚量大、焊接接头硬度分布不均共同导致。通过合理优化工艺参数,加强对焊轮、碾压轮、刷轮等关键部件的精度及状态的管理,有效解决了极薄规格带钢焊缝热影响区断带问题,提高了机组的作业效率。     

高强IF钢冷轧边部条带缺陷机理分析与控制

通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析以及酸洗模拟等方法,研究了高强IF钢HC250IF表面条带缺陷的产生原因、结构特点和控制措施。结果表明,氧化铁皮沿带钢宽度方向的不均匀分布以及拉矫破碎效果不充分导致了带钢边部比中部更容易发生过酸洗。在磷元素表面富集和晶界偏聚作用下,基体晶界处优先发生选择性侵蚀,侵蚀裂纹沿晶界从表面向内部扩展,形成具有厚度差的多孔区和粗糙区结构。冷轧过程中,缺陷部位变形撕裂,产生了大量表面微裂纹,增大了局部粗糙度差异,进而在带钢边部形成条带缺陷。以优化匹配热轧和酸洗工艺参数、改善热轧带钢表面状态为基础,通过控制酸洗进程、提高酸洗质量均匀性等措施,能够有效减少这类缺陷的发生。     

冷轧薄规格高强钢表面斜纹缺陷分析与控制

为了研究某2 230连续退火产线薄规格高强钢表面斜纹缺陷的产生机理,采用SIAS带钢表检系统和ZEISS扫描电镜对缺陷位置的形貌特征进行分析,并系统分析了表面粗糙度、平整机传动方式和平整轧制力对斜纹缺陷的影响规律。通过优化带钢平整工艺、匹配带钢运行速度、调整轧辊粗糙度等系列措施,解决了连退薄规格高强钢表面斜纹缺陷问题,取得了显著的应用效果。     

Tension compensation technique based on the roughness attenuation of a furnace roller during continuous annealing

Strip tension fluctuation caused by the attenuation of a furnace roller’s surface roughness leads to strip deviation in continuous annealing. After several field experiments and theoretical studies, this work established a model for the surface roughness attenuation of a furnace roller during continuous annealing. The model is fully integrated with the equipment and process features of a continuous annealing unit. With the stability of strip travelling as the control object and the absence of strip deviation and buckling as constraints, a tension compensation technique of continuous annealing was developed, and a related theory was applied to production and practise. Software was also developed for predicting the roughness attenuation of a furnace roller during continuous annealing and determining tension compensation for a specific process of the unit. Integrated optimisation of tension parameters in all processes of continuous annealing was also achieved.     

高强钢SFB700热轧板形缺陷的成因及控制措施

分析3.0～6.0 mm厚规格的SFB700热轧板边部浪形缺陷的形成原因,主要在于轧制精轧出口板型控制边浪趋势,与带钢在轧后冷却时边部冷却不均有关。通过优化精轧板形控制策略、调节层冷区域两侧水量差及侧喷水角度减少边部浪形缺陷的产生,并采用新的平整工艺有效消除边部浪形,显著降低了SFB700边浪缺陷的发生率。