带钢卷取过程起筋控制的建模与仿真

 为了研究带钢局部高点卷取过程起筋的控制方法,基于应力函数假设和S Timoshenko最小功原理获得了起筋带钢的应力场分布,并采用伽辽金虚位移原理建立了可用于在线计算的起筋临界卷取张力设定模型和起筋弹性极限模型。并对应力场分布和临界卷取张力各影响因素进行仿真研究,仿真结果表明：局部高点在径向累积叠加所引起的带钢张力不均匀分布和轴向压应力是导致带钢起筋的主要原因;临界卷取张力随带钢厚度、局部高点高度和卷取半径增大而减小,带钢宽度对钢卷的起筋临界卷取张力影响非常小。通过与实际生产控制方法和ANSYS有限元分析结果对比,验证了本模型的计算精度和可行性。     

冷轧钢卷起筋量的测量及其影响因素的研究

在大量现场试验的基础上，首次提出了“起筋”量的实用测量方法，建立了一套计算“起筋”量的数学模型，同时通过“起筋”量的计算值与现场实测值的对比验证了模型的准确性，并定量分析了局部高点的大小、带材厚度、卷径、卷取张力、粗糙度等因素对“起筋”量的影响，得出了影响“起筋”量的相关规律，为现场“起筋”缺陷的治理提供了坚实的理论基础。     

局部高点对冷轧开卷带钢附加浪形的影响

针对由带钢局部高点引起的冷轧钢卷开卷后产生的附加局部浪形问题,建立起描述带钢的失稳波形模型,并基于薄板能量理论和局部高点层间压力模型推导出带钢附加浪形失稳临界值的计算公式,运用数值模拟方法定量分析了局部高点单因素对开卷带钢附加局部浪形的影响,数学模型的可靠性得到了模拟计算和生产试验验证,从而为生产现场治理带钢附加局部浪形缺陷提供了重要的指导依据。研究结果表明,随着带钢局部高点值的增大,带钢失稳临界压应力值就越小,开卷带钢附加局部浪形就越容易发生。     

热轧带钢局部高点对冷轧带钢板形的影响

热轧带钢局部高点对冷轧带钢板厚和内应力分布具有重要影响。采用B3样条函数拟合带材厚度横向分布，定量研究热轧来料局部高点对冷轧带钢板厚和内应力分布的影响。研究结果表明：轧后带钢局部高点高度及附加张应力的大小与来料高点高度成正比，随总轧制压下率的增大而减小。     

带钢"起筋"成因分析与对策

对热轧带钢在冷轧过程中产生的"起筋"缺陷进行了分析.通过大量统计数据,分析了"起筋"位置、成因、"起筋"卷局部高点、凸度以及楔形之间的关系,并对热轧工艺进行了改进,取得了很好的效果,保证了断面适当的大凸度、小楔形和适当的局部高点,大大降低了带钢"起筋"率,改善了产品质量.     

热轧带钢卷取张力对钢卷品质的影响分析

从热轧带钢卷取的钢卷品质缺陷及其影响因素分析人手,指出卷取张力是热轧带钢卷取生产控制中的关键工艺参数,其取值的大小是否合理直接决定了带钢在卷取、卸卷、冷却过程中的钢卷品质和下游工序开卷质量。随后主要就卷取张力与卷取钢卷品质关系模型的建立,钢卷在卷取过程中的内部应力场求解,卷取张力的优化,所开发分析软件的工程验证等方面进行阐述。本文介绍的分析模型既可用于卷取张力预报和在线设定,指导现场生产,又可用模型计算数据来指导卷取设备的设计。     

带钢起筋现象原因分析与解决措施

针对热轧带钢在下工序冷轧过程中出现的起筋现象,从热轧角度进行分析,从冷轧带钢起筋位置分析出与热轧带钢断面局部高点、凸度和楔形之间的对应关系.通过对热轧工艺参数的调整,实现了带钢断面大凸度、小楔形和适当的局部高点,减少了冷轧带钢起筋现象,改善了产品质量.     

卷取机张力建立后助卷辊摆开的自动控制

简要介绍了卷取带钢头部和尾部过程中助卷辊的踏步控制功能所起的作用.针对卷取机张力建立后助卷辊摆开的自动控制进行了详细介绍,助卷辊协助芯轴控制带钢头部建立张力,张力建立之后,助卷辊自动摆开到最大位,保证带卷边部整齐.     

多辊矫直工艺参数对带钢出口张力影响研究

为了明确6辊矫直机在不同工况下张力变化规律，进而有效提出矫直策略，利用ABAQUS弹塑性有限元软件，以某厂6辊张力矫直机为仿真对象，建立了带钢矫直过程的二维弹塑性仿真。通过大量不同工况下的仿真分析，探索带钢出口张应力与工艺设定辊缝值的大小、入口张应力、待矫直带钢的带钢厚度和屈服强度的关系。结果表明，带钢出入口张力比随总辊缝、屈服强度、厚度的增加而线性增大，随入口张应力的增大而减小。本工作可优化矫直工艺参数，为提高矫直效率奠定理论基础与应用指导思路。     

热连轧钢卷卷取过程摩擦力与位移场分布的研究

为了分析热轧带钢在卷取过程中层间摩擦力分布和确定卷筒胀径时最小带卷层数,利用有限元的手段再现了热轧带钢卷取的全过程.在热轧带钢厚度为5～20 mm和带卷层数为2～5层的基础上,研究了卷筒胀径过程中热轧带钢层间和最内层节点金属的流动规律,提出了以热轧带钢头部相对位移的大小为判据,获得了胀径过程热轧带钢不发生松卷的条件.研究结果表明:摩擦力分布和胀径时热轧带钢的层数有关,当热轧带钢卷取到第5层时卷筒进行胀径可建立稳定的卷取状态.研究成果对提高热轧带钢卷取的产量和减少助卷辊的磨损有一定的指导意义.     

冷轧钢卷卷取过程内部应力三维分布的研究

冷轧钢卷卷取过程中,带材的板形与板凸度以及卷取张力的横向分布决定钢卷内部的应力分布。同时,带材与卷筒之间、带材与带材之间的摩 擦力对应力分布的影响不可忽略。此外,由于层间接触表面缝隙的存在,钢卷必须按各向性体处理。基于上述因素,提出了一套新的三维数学模型,以计算钢卷内部应力分布,并根据降低钢卷在罩式退火粘经率的要求,研究了钢卷的卷取张力制度。     

Elastoplastic 3D Deformation and Stress Analysis of Strip Rolling

Ｉｎｃｏｌｄｓｔｒｉｐｒｏｌｉｎｇ，ｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｅｎｓｉｏｎｓｔｒｅｓｓｉｓａｄｅｃｉｓｉｖｅｆａｃｔｏｒｏｆｓｔｒｉｐｓｈａｐｅ．Ｌａｒｇｅｎｏｎ－ｕｎｉｆｏｒｍｔｅｎｓｉｏｎｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕ...     

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.      

冷轧带钢卷取过程内应力的逐层增量求解

 带钢卷取过程由于张力的作用会在钢卷内部产生内应力,内应力的大小和分布直接影响轧后钢卷塌卷和内凸等缺陷的产生。考虑钢卷径向和周向弹性模量的差异,以及径向弹性模量的非线性,根据平面轴对称弹性理论,推导带钢卷取过程中内应力的逐层增量求解方程,引入相应的边界条件得到了卷取任意层数时钢卷内每一层带钢径向应力增量和位移增量方程组。基于逐层增量求解方法研究了带钢厚度、卷取张力、卸卷对卷筒压力和钢卷内应力分布的影响,并与试验结果进行了比较,验证了提出方法的正确性。     

Modeling of Stress Distribution During Strip Coiling Process

 Many strip materials are coiled after rolling process. The stresses are imposed on the material wound on the automatically controlled collapse mandrel under the coiling tension. The coiling process can be described by three typical cases: winding without automatic adjustment, winding with automatic adjustment and after mandrel removal. A new model of equations for predicting the stresses during the strip coiling process is built by consideration of the three cases respectively. By solving the equations of different typical cases, the radial stresses and tangential stress of the layers of coil can be calculated. Also, the coiling parameters, such as strip thickness, coiling tension and necking critical pressure, affecting the coil performance are investigated. It is believed that the present model can be used for design and control of the automatically controlled collapse mandrel.     

A Study on the Buckling Behaviour of Strips and Plates with Residual Stresses

During and after rolling or flattening of metal strips and plates the permissible deviations from flatness are described by the permissible absolute wave height and the flatness index. Both values can be determined on a measuring table while the material is not subjected to global tension. Because this procedure is expensive, time‐consuming and allows measurement only at discrete positions along the strip length, on‐line flatness measuring systems are used which can detect the distribution of longitudinal tensile stresses distributed across the strip width allowing for the calculation of the flatness index. This value does not always agree with the value obtained directly by measuring on the table even when the measurement of the longitudinal tensile stress distribution operates perfectly. It can be shown that the measurement of the tensile stress distribution does not give a direct indication on the wave height in the tension‐free state determined on the measuring table. To explain the relationship between tensile stress distribution in the strip and the flatness measurement on the measuring table, the buckling behavior is analysed both with and without dead load for simple symmetrical residual stress distributions resulting, e.g., from the rolling process. Based on the knowledge of the distribution of the longitudinal residual stresses across the strip width, the flatness index and the wave height can be determined by using a specialized finite element model. If the direct measurement is performed under action of dead load, large differences between the directly and indirectly obtained flatness index are observed. Below a certain limit of the intensity of the residual stress distribution the strips and plates lie flat on the measuring table. Above this limit the strip lying on the table exhibits post‐bucking deformations. In the latter case, the wave height increases with strip thickness and intensity of residual stresses.     

求解冷轧带材金属横向流动和前张应力横向分布的一种新型条元变分法

将变形区划分为许多纵向条元,根据最小能量原理,通过对单个条元的变分,由欧拉微分方程求得条元上的出口横向位移函数模式,再通过对整个变形区的变分,由一组线性方程直接求得条元节线上的出口横向位移值,进而确定前张应力的横向分布。冷轧窄带和宽带的前张应力横向分布的计算结果与实验结果吻合较好,证明了该理论模型的正确性。     

厚规格热轧带钢高精度卷取温度控制模型

卷取温度是影响带钢组织性能的重要工艺参数.在生产实践中,如何提高厚规格带钢卷取温度的控制精度是一个难点.针对厚规格带钢在层流冷却过程中的工况特点,提出了温度场计算模型和对流换热系数模型的改进方法,并开发了一种全新的基于相似策略的自适应模型,以改善卷取温度前馈控制效果.经现场应用证明,本文提出的方案能有效提高厚规格带钢的卷取温度控制精度,其中厚度大于12 mm的带钢平均命中率可达到94.9%.