冷连轧过程弯辊力模型研究与开发

弯辊力设定对高速冷连轧过程的板形控制至关重要。针对某1 750 mm冷连轧机组的设备与工艺特点,计算并分析了弯辊力设定对成品带钢板形的影响规律。深入研究了带钢宽度、单位轧制力、中间辊横移量、带钢入口厚度、带钢凸度、轧辊辊径和轧辊凸度等因素对最优弯辊力的影响。通过大量统计分析和理论计算,利用Origin软件进行多元回归拟合,最终建立了冷连轧过程最优弯辊力的设定计算模型。采用新模型设定计算弯辊力的最大偏差小于3.14%,成品带钢的板形标准差平均值降至2.64 IU,新模型对成品带钢板形质量的控制有明显改善和提高。实践证明：该弯辊力模型具有较高的板形控制精度和较好的板形控制稳定性,适合于工业生产。     

1420mm六辊UCM冷连轧机边部减薄特性仿真分析

以某1420 mm五机架冷连轧镀锡基板生产机组为研究对象,利用Marc大型有限元软件平台建立了六辊UCM轧机轧制过程三维非线性仿真模型。通过数值模拟,深入研究了带钢边部减薄的重要影响因素,并系统分析了工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊横移等板形控制手段对带钢边部减薄的调控特性,从而为辊型优化设计和边部减薄控制提供了理论基础和参考依据。     

森吉米尔二十辊轧机第一中间辊横移影响特性分析

通过建立森吉米尔二十辊轧机辊系变形模型,计算分析了第一中间辊轴向移动对板形的影响,得到随着第一中间辊横移量的增加,轧件边部减薄现象有明显改善;轧件边部单位宽度轧制力明显地减小,而轧件中部单位宽度轧制力微小的增加;轧件中部前张应力逐渐减小,边部前张应力逐渐增加。通过该模型的建立和分析,为森吉米尔二十辊轧机实际生产带钢提供了理论参考。     

基于弹塑性有限元的板形控制机理研究现状与展望

带钢冷连轧过程中的板形控制问题因具有多变量、多控制回路、非线性和强耦合等特征，是工业控制领域最为复杂的控制过程之一。精准的板形预测模型是提高板形控制水平的重要保证。当前，弹塑性有限元法能够耦合分析轧制过程中带钢的弹塑性变形、轧后的残余应力以及轧辊的弹性挠曲、弹性压扁，因此在带钢轧制领域有很广泛的应用。介绍了现代板形控制系统的工作原理，以及当前弹塑性有限元法关于板形控制问题分析的研究进展。同时，采用显式动态有限元建立了六辊UCM轧机的三维数值仿真模型，研究了不同板形调节机构对带钢板形的调控特性及其最优调节量，并采用实际轧制试验对模型进行了验证。结合带钢保持良好板形的几何条件，利用所建立的UCM轧机模型，分析了中间辊轴向横移、工作辊与中间辊弯辊对带钢横截面形状、凸度、边降及平直度的影响。最后，对有限元法应用于分析板形控制问题的方向进行了展望。     

基于弹塑性有限元的板形控制机理研究现状与展望

带钢冷连轧过程中的板形控制问题因具有多变量、多控制回路、非线性和强耦合等特征，是工业控制领域最为复杂的控制过程之一。精准的板形预测模型是提高板形控制水平的重要保证。当前，弹塑性有限元法能够耦合分析轧制过程中带钢的弹塑性变形、轧后的残余应力以及轧辊的弹性挠曲、弹性压扁，因此在带钢轧制领域有很广泛的应用。介绍了现代板形控制系统的工作原理，以及当前弹塑性有限元法关于板形控制问题分析的研究进展。同时，采用显式动态有限元建立了六辊UCM轧机的三维数值仿真模型，研究了不同板形调节机构对带钢板形的调控特性及其最优调节量，并采用实际轧制试验对模型进行了验证。结合带钢保持良好板形的几何条件，利用所建立的UCM轧机模型，分析了中间辊轴向横移、工作辊与中间辊弯辊对带钢横截面形状、凸度、边降及平直度的影响。最后，对有限元法应用于分析板形控制问题的方向进行了展望。     

冷连轧过程工作辊辊间接触模型研究

辊间接触对高速冷连轧过程有重要影响。针对1 750 mm冷连轧机组的设备与带钢轧制的工艺特点,通过对UCM轧机辊系的受力分析,采用离散化处理方法和影响函数法,建立了辊系弹性变形影响函数模型、轧辊压扁影响函数模型,并给出了辊系变形的基本物理方程,基于接触力学,最终提出了冷连轧过程中工作辊辊间接触判定准则,为精确计算工作辊间的压力分布提供了理论依据。同时,研究了工作辊辊间接触对单位宽度轧制力分布、工作辊与中间辊辊间单位压力分布、工作辊弯曲挠度和压扁量分布以及成品带钢横向厚度分布的影响。实践证明,建立的辊间接触和辊系变形计算模型具有较高的计算精度,能充分反映轧后带钢的横向厚度分布和板形分布规律,适合于工业生产实践。     

UCM轧机中间辊最优轴向横移位置计算

采用有限元法建立了1450mm六辊UCM轧机辊系变形模型,计算了中间辊轴向横移位置对轧机横向刚度的影响。分析了带钢宽度、轧制力、辊径等参数对中间辊最优轴向横移位置的影响规律。结果表明,带钢宽度和工作辊辊径对中间辊最优轴向横移位置影响显著;轧制力、中间辊辊径以及支撑辊辊径对其影响较小。     

六辊轧机刚度特性有限元分析

板带轧机的纵刚度和横刚度对于厚度和板形控制十分重要,研究轧机不同状态下的刚度变化规律对于实现板厚和板形的精确控制具有重要意义。为此,利用有限元方法对某厂六辊轧机建立了有限元模型,分别计算了不同中间辊横移量时的横刚度和纵刚度,分析了中间辊横移对轧机刚度的影响,给出了最佳横移制度,为轧机厚度和板形控制量的调整提供了参考依据。     

四辊冷轧机板形前馈模型的研究

针对四辊冷连轧轧机,研究了采用工作辊弯辊力补偿的板形前馈模型。用Abaqus有限元软件模拟板形前馈模型参数,分析了轧制力波动量、轧制力对板形前馈模型的影响。对比了板形前馈模型有限元计算值和设定值,对比发现吻合较好。本文对于带材冷轧板形前馈模型参数设定具有重要意义。     

HC轧机中间辊在线横移控制策略的研究

板形是带钢质量的一个重要指标,在用HC轧机轧制高精度薄板时如果能实现中间辊在线横移控制,将更有利于板形质量的提高。然而目前还没有完善的理论计算中间辊横移阻力,并且轧制过程中中间辊横移控制负载干扰影响因素复杂是一个棘手的难题。用实验方法研究负载干扰问题,不但投入大、成本高,而且耗时长。为保证中间辊横移精度,通常是加大系统控制刚度,这又导致耗能和制造成本的浪费。利用计算机仿真技术为中间辊横移系统建立一个虚拟研究平台,对其性能进行分析,可以提供有价值的参考,具有理论与实际意义。     

UCMW冷连轧机板形控制模型的研究与应用

对UCMW轧机板形控制系统（包括平直度控制模型、轧辊分段冷却模型以及边降控制模型等）进行了研究和总结,结合硅钢实际生产情况,对UCMW轧机板形控制进行了优化,即边降控制系统增加了多点边部厚度评估,F5机架增加了单锥度工作辊轴向横移功能以消除带钢碎边浪,F3机架增加了边降自动闭环控制。生产结果表明：带钢全长横向厚差不大于10 μm的合格率达到96.1%,带钢头尾超差长度约为50 m,带钢平直度可以控制到3 I-Unit以内。     

Analysis of cold rolling of ultra thin strip

In this paper, the cold rolling experiments of ultra thin steel strip were carried out on an experimental rolling mill. The cold rolling of ultra thin strip with roll edge kiss was analysed theoretically, and the rolling force, intermediate force between the work roll and backup roll, the roll edge kiss force, the strip shape after rolling are obtained for this special rolling, and they are compared for various reduction and friction coefficients. Simulation results show that the reduction has a significant influence on the shape of rolled strip, and the calculated rolling forces and strip profile are consistent with the measured values. The effect of friction in the roll bite on cold rolling of ultra thin strip with roll edge kiss is also discussed. Surface characteristic was measured and it is shown that the steel surface roughness value reduces with an increase of reduction.     

低镍奥氏体不锈钢冷轧边裂原因分析

针对低镍Cr-Mn-Ni-N奥氏体不锈钢冷连轧过程中的边裂问题,采用金相显微镜、扫描电子显微镜分析了断口、边裂位置附近、正常位置显微形貌;分析了冷轧带钢横向应力、轧制力分布规律。结果表明,钢中镍元素偏析、存在Al₂O₃夹杂物、形变马氏体组织含量增加,以及带钢边部应力、轧制力较大,是导致低镍奥氏体不锈钢冷连轧过程出现边裂,甚至导致断带的主要原因。为此,提出了连铸冷却模式采用弱冷;在热连轧铸坯加热及后工序带钢固溶退火工艺中对材料合金元素进行均质化处理;优化冷连轧工艺,保证第1道次压下率为30%~35%,总压下率为50%~68%,使马氏体形变组织得到有效控制;保证原料楔形、板凸度等在合理范围内,并通过调整弯辊力来改善轧制力的横向分布等措施,使带钢轧后边裂断带率由0.98%降至0.25%。     

1 420 mm酸轧机组带钢板形分析与控制研究

板形是冷轧带钢非常重要的质量指标,直接决定了产品的质量等级,同时影响着机组的生产效率和成材率。针对某1 420 mm酸轧机组生产的带钢出现中浪板形易导致连退产线出现带钢起筋的问题,介绍了酸轧机组的板形控制原理,分析了热轧原料凸度、热轧终轧温度、弯辊力控制模式、冷轧轧机中间辊辊形对带钢板形的影响。结果表明:带钢中浪板形与热轧原料凸度和终轧温度密切相关;采用微中浪目标曲线自动控制时,带钢板形的边浪、中浪幅值都要小于手动控制模式;通过对冷轧机中间辊辊形进行优化,使其边部倒角更加圆滑过渡,能够有效改善边降过大的缺陷,同时板形控制效果也得到明显改善。在此基础上,提出了减小热轧原料凸度、提高终轧温度、开展板形自动控制以及优化中间辊辊形的措施,有效解决了冷轧带钢中浪大的板形问题,为连退生产运行稳定提供了强有力保障。     

酸轧带钢表面横向辊印缺陷原因分析与控制

针对某酸轧机组换辊起车后出现的带钢表面横向辊印问题,利用扫描电镜和三维微观形貌分析仪研究了带钢表面横向辊印缺陷的产生机理。结果表明：与正常位置相比,带钢表面横向辊印缺陷位置的粗糙度与峰值密度较低;轧机换辊后在辊缝闭合清零过程中,由于辊系动作速度过快导致中间辊与工作辊之间出现瞬时接触损伤,并进一步转印至带钢表面造成横向辊印缺陷。通过优化轧机换辊过程中的HGC主液压缸的压下速率、斜楔提升时的比例阀开口度、弯辊力调整时序、以及轧机起车工艺步骤等措施,根本解决了带钢表面的横向辊印问题,提高了酸轧冷硬带钢的产品质量。