中厚板轧制过程消除侧弯的两侧辊缝在线调整模型

分析了中厚板轧制过程中两侧辊缝差、轧件入口横向楔形、轧件两侧温度差和轧机两侧刚度差对中厚板两侧厚度偏差的影响。根据实时检测的轧制力、辊缝等数据,利用轧机刚度和轧件塑性系数推导了消除侧弯的两侧辊缝在线自动调整模型。该模型在国内某3 500 mm轧机上进行在线应用,40 mm以下成品钢板两侧厚度偏差控制在0.12 mm以内,消除薄宽规格钢板的刮框事故,轧后钢板的侧弯得到有效控制。     

中厚板厚度的在线软测量方法

根据中厚板的轧制特点,建立了比较完善的轧件出口厚度的软测量方法,它考虑了辊系弹性变形的影响,并引入辊缝零点漂移自学习算法,修正了轧辊磨损、热膨胀和机械间隙变化带来的影响,使轧件出口厚度的软测量模型更加完善.同时分析了实时轧制力和辊缝数据的处理方法对厚度计算的影响.在中厚板厂的应用结果表明,这种软测量方法精度较高,适合在实时中厚板轧制过程中应用.     

热轧宽带钢厚度及轧制力横向分布的研究

 板形是板带几何尺寸的一个重要指标,忽略横向变形的二维轧制理论已不能满足板形精度要求,掌握金属三维变形规律,建立各因素与出口带钢厚度分布之间的关系,可准确地进行板形设定。基于理论基础,应用影响函数法实现辊系变形计算,三维差分法求解轧件塑性变形,辊系变形向轧件变形提供出口厚度分布,轧件变形向辊系变形提供轧制力横向分布,两者相互迭代求得厚度分布结果。结合现场实际,验证了模型的准确性,为在线计算出口辊缝提供了思路和依据。     

中厚钢板侧弯的形成原因分析

基于4辊中厚板轧机,分析了坯料楔形、温度分布不均匀、轧机两侧刚度存在差异、推床对中不正、轧辊辊形和APC及AGC方式对中厚板侧弯的影响,得知温度分布不均匀、推床对中不正和轧辊辊形对侧弯影响较大,是今后控制侧弯的重要因素.这些分析对今后侧弯的控制方法提供一定的理论依据.通过首钢中厚板厂的应用实践,上述分析得到很好验证.     

平整轧制力模型分析

针对八钢1535单机架平整机的生产工艺特点,以轧件和轧辊接触表面的边界条件为依据,建立了单位压力的平衡微分方程式.考虑平整轧制时轧件的弹性变形,将变形区划分为弹性区和塑性区,根据轧件的变形和表面平衡方程导出轧制压力沿轧件接触弧的分布公式;利用边界条件,确定了轧件与轧辊的接触弧长;通过对各个变形区轧制压力分布的积分,得出计算总轧制压力的公式,从而建立了计算轧制压力的实用模型.并结合现场实际对模型进行验证与分析,从而确立了较为准确的平整机轧制力控制模型,也为机组产品质量精度等级的提高、板形调控及辊形优化提供了坚实可靠的基础.     

中厚板轧制过程中消除侧弯的辊缝调节模型

 侧弯现象主要是由于轧件两侧的延伸率不等造成的。以上述思想为基础,分析了可能导致轧件两侧延伸率不等的各种不对称轧制条件,如坯料楔形、轧件两侧温度偏差、轧件两侧的刚度偏差、推床不对中及轧辊有载辊型等。最后建立了用于消除侧弯的辊缝调节模型,为将侧弯的消除纳入过程控制系统提供理论依据。实验表明,该辊缝调节模型不但可以预防侧弯的发生,而且有利于减轻钢板的隐性板形不良,提高钢板性能。     

四辊冷轧时板形控制的数学模型

板形控制是目前板带轧制理论中一个十分重要的课题。在板带轧制时,板形的好坏主要取决于轧件延伸均匀性的控制,具体反映到轧辊辊缝的控制。辊缝的形状和尺寸取决于轧制力引起的轧辊挠曲和压扁,以及原始辊型、辊缝、磨损、热膨胀的大小。本文从对板形平坦的基本条件分析着手。确定板形控制的公差带,建立了板形控制的分割型数学模型。通过这个模型,可以确定轧制力,轧辊变形与出口轧件厚度的关系。通过各种调整手段,如改变辊型、张力、弯辊力等,改变辊缝的形状和尺寸,使轧件沿横向均匀延伸,从而获得满意的板形。     

七机架热连轧机组板形综合控制技术

针对七机架热连轧机组机架数量多,轧制工艺复杂,各机架控制能力得不到充分发挥而造成轧件板形出现中浪、边浪以及复合浪等问题,充分考虑七机架热连轧机组设备结构特点,同时结合轧制工艺条件,采用相对长度差法来表示轧件板形值,并以轧机有载辊缝为桥梁,根据辊系弹性变形模型与金属变形模型的耦合关系进行求解,建立热连轧机组板形预报模型。根据工作辊弯辊力和窜辊量对轧件板形可快速调整的特点,结合现场实际生产情况,确定工作辊弯辊力和窜辊量的研究范围,通过板形预报模型定量分析不同工作辊弯辊力和窜辊量情况下轧机有载辊缝凸度和轧件板形的变化过程,得到轧件板形的调控域,在此基础上提出板形综合控制策略。同时为了保证轧件凸度要求和避免轧辊过度磨损,提出各机架轧件出口厚度精度和辊间压力均匀度约束条件,并以各机架轧件板形波动最小为目标函数,对工作辊弯辊力与窜辊量进行综合优化,开发出适合热连轧机组板形综合控制技术。将该技术应用到某2 050热连轧机组生产实践,结果表明,典型规格产品在工作辊弯辊力和窜辊量优化后,轧件在热连轧过程中板形质量明显改善,轧件出口板形由10.5 I改善到4.8 I,现场应用效果良好。     

热连轧单机架粗轧机中间坯侧弯废钢成因及对策

热连轧单机架粗轧机在轧制中,由于板坯往复轧制道次多,轧件长度长,出现奇偶道次侧弯方向相反和"S"弯,轻则造成带钢楔形超标或头尾轧烂,重则产生中间坯头部弯撞击轧机前后边板和热卷箱前侧导板,产生废钢,影响到轧制的稳定。文章分析了辊系交叉出口轧件侧弯运动和轧制力偏差波动趋势以及辊系水平交叉及垂直系异常的原因,现场通过对轧机牌坊修复、辊型优化、调整工艺参数等,因侧弯造成废钢问题得到有效控制,带钢楔形超标大幅降低,提高了产线成材率和板形质量。     

基于有限元分析的冷连轧辊缝设定模型研究

针对冷连轧有限元分析中辊缝设定需要多次调试的问题,在河钢唐钢1 740 mm冷连轧有限元模型研究基础上,开发了一种可以快速确定各机架辊缝设定值的冷连轧辊缝设定模型。利用各机架轧机弹性变形数据拟合出轧制力对出口厚度与辊缝之差的轧机弹性变形公式,同时利用各机架轧件塑性变形数据拟合出轧制力对轧件真应变的轧件塑性变形公式。轧机弹性变形公式和轧件塑性变形公式联立求解出辊缝设定公式,即可通过已知入口厚度和出口厚度确定辊缝设定值。利用该公式对S5机架新增的计算工况条件进行了辊缝预测,并与实际所需辊缝进行对比,偏差控制在5.92%以内,辊缝设定模型可靠。     

板形理论的进步与应用

金属塑性加工中板形理论的进步分三个阶段轧辊变形理论;轧件变形理论;轧件轧辊统一变形理论.本文推导出了四维轧制差分方程,以厚度为控制量的二维板形差分方程,以轧辊实时凸度和弯辊力为控制量的二维板形差分方程.构造了二次型目标函数,可用贝尔曼动态规划方法求出板形板厚最优控制综合,轧辊实时凸度估计和最佳弯辊力设定.     

极薄带轧制变形区轧辊压扁试验与有限元模拟

 极薄带在轧制及平整过程中,工作辊的弹性压扁对轧制压力的分布有很大影响,传统的轧制力模型已经不再适用。为了在极薄带板形板厚控制过程中得到准确的轧制力,Fleck提出了新的轧辊压扁模型。针对Fleck模型进行试验研究,同时进行有限元模拟分析。试验过程中使用合金工具钢轧辊,轧制不同厚度的轧件,通过显微镜测量变形区各部位的厚度,得到变形区轧辊的近似轮廓形状。试验与有限元模拟结果表明,随着轧件厚度的减小,变形区出现了明显的中性区,但是很难出现Fleck模型中提到的弹性卸载区,因此计算极薄带轧制力时可以忽略中性区内的弹性卸载区以简化轧制力模型。     

基于CF-PSO-SVM的冷连轧非稳态工作辊弯辊模型优化

 板形质量是冷轧带钢重要的技术质量指标,同时工作辊弯辊是改善冷轧带钢板形质量的最有效的控制手段之一。冷连轧机组在高速稳定的轧制过程中板形控制精度能够达到较高的水平,但在升降速非稳态的轧制过程中板形控制效果非常不理想,这也成为制约冷轧带钢产品质量的不利因素。为了提高冷连轧机在升降速非稳态轧制过程中带钢板形的控制精度,在深入研究了冷连轧弯辊力设定原理的基础上,利用智能算法和包括出入口带钢厚度、机架间口张力、轧制速度、中间辊窜辊、带钢宽度、轧辊倾斜以及轧制力等现场实际轧制大数据样本,提出了一种基于粒子群算法优化支持向量机的工作辊弯辊力预测模型。同时阐明了粒子群优化算法和支持向量机的基本原理,引入压缩因子的概念,提升了粒子群算法参数寻优的效率,选取冷连轧机组五机架为研究对象,利用拉依达准则对轧制数据样本进行处理,通过平均绝对误差、均方差误差和平均绝对误差百分比等评价指标对比预测模型的性能。结果表明,改进的预测模型具有良好的模型预测性能和泛化能力,同时根据实际生产数据样本,回归出基于轧制速度和辊间弹性系数的弯辊力缝补偿模型,并验证了模型的有效性,模型的投入降低了板形控制系统的负荷,改善了非稳态轧制过程中的板形控制精度,产品头尾部的质量合格率提高了5.1%。     

变接触轧制技术在热带钢轧机上的应用

阐述了变接触轧制技术的原理.从理论上分析了变接触轧制技术在提高承载辊缝横向刚度、增加弯辊力调控功效、改善辊间接触压力分布方面的作用.通过在宽带钢热连轧机上的长时间应用证明:变接触轧制技术可以显著改善轧后带钢的板形质量、降低轧辊消耗和增加轧制单位公里数.     

热轧薄带平整机支撑辊辊型优化的研究与应用

某热轧薄带平整机轧辊长度为1 800 mm,带钢宽度为1 320 mm,两者相差太大,造成工作辊与支撑辊间有害接触区长度过大,在轧辊自身挠度作用下,辊间应力峰值集中于带钢边部位置.随轧制公里数延长,工作辊边部磨损加剧,不利于后期板形控制,同时会缩短轧辊使用寿命.针对热轧薄带平整机工作辊磨损不均匀问题,设计优化支撑辊辊型...     

马钢CSP热轧PFC板形模型的分析与应用

利用有限元分析软件ANSYS对轧机承载辊缝变形的仿真,分析轧机轧制力、弯辊力及工作辊窜辊对承载辊缝的凸度影响程度,结合现场机架间带钢的浪形,优化二级板形模型设定参数,实现轧机稳定轧制。实践证明,人工修正轧机负荷分配以及CVC轧辊位置,可更好地控制前机架比例凸度,满足后机架间平直度目标的要求,从而提高板凸度的命中率及轧机轧制的稳定性。     

基于极限静摩擦力矩的轧机打滑预测模型

 冷连轧轧制过程中,当轧制转矩大于轧辊与轧件间的极限静摩擦力矩时,轧辊与轧件之间将出现相对滑动,从而导致打滑的发生。为减少因打滑导致的冷轧带钢带钢表面缺陷,以板带轧制塑性变形基本公式为基础,将前滑区与后滑区的单位轧制力分布做线性简化,继而推导出极限静摩擦力矩模型。并以实测数据验证该模型的准确性,且从轧制转矩与极限静摩擦力矩差值的变化趋势中发现,随着轧制公里数的增加,差值有逐渐减小到零的趋势。同时利用差值小于设定阈值的方式来判定工作辊是否发生打滑,并应用于现场在线打滑预警系统中。实践证明,该模型对冷连轧工作辊打滑判定具有重要意义。     

Roll Flattening Analytical Model in Flat Rolling by Boundary Integral Equation Method

In order to improve rolled strip quality, precise plate shape control theory should be established. Roll flattening theory is an important part of the plate shape theory. To improve the accuracy of roll flattening calculation based on semi-infinite body model, especially near the two roll barrel edges, a new and more accurate roll flattening model is proposed. Based on boundary integral equation method, an analytical model for solving a finite length semi-infinite body is established. The lateral surface displacement field of the finite length semi-infinite body is simulated by finite element method (FEM) and lateral surface displacement decay functions are established. Based on the boundary integral equation method, the numerical solution of the finite length semi-infinite body under the distributed force is obtained and an accurate roll flattening model is established. Different from the traditional semi-infinite body model, the matrix form of the new roll flattening model is established through the mathematical derivation. The result from the new model is more consistent with that by FEM especially near the edges.     

Development and application of roll contour configuration in temper rolling mill for hot rolled thin gauge steel strip

Abstract

In order to improve the flatness of hot rolled thin gauge steel strip, a new type of roll contour configuration was developed for a four-high temper rolling mill based on the finite element method analysis. The roll contour configuration consists of a variable contact back-up roll contour and a positive crown work roll contour. Both can be described as sixth order polynomial functions. The variable contact back-up roll not only reduces the roll stack deflection and contact stress concentration between work and back-up rolls, but also increases the control capability of the bending force of the work roll. Positive crown work roll contour is utilised to compensate roll wear and in turn the length of temper rolling schedule can be prolonged. After this roll contour configuration was applied on the temper rolling mill of Qiangang Company of Shougang Group, the flatness of hot rolled thin gauge strip was improved by 10% and the working efficiency was also increased as the length of temper rolling schedule was increased.     

热轧U型钢板桩精轧过程金属流动行为的有限元分析

针对热轧U型钢板桩(SY390BZ/%:0.23C、1.60Mn、0.44Si、0.18V,0.18Ti、0.05Nb)轧制过程中产生翘曲缺陷,采用有限元分析软件ABAQUS显式动力学算法,结合实验室试验测量参数,对钢板桩的精轧过程进行了仿真计算。在仿真计算的基础上,根据轧制平面内节点位移矢量分布情况,分析了轧件横向和纵向断面内金属流动规律。模拟结果显示轧件断面在孔型轧制的压下方向上存在零位移线,表明U型钢板桩轧制中坯料翼缘和锁口处在轧制压力方向上轧件内金属流动存在位移中性面,并伴有轧件锁口凸缘处金属流动过快,腹板处金属流动较慢而产生翘曲的现象。