热轧带钢局部硬度对冷轧带钢板形的影响

考虑轧件材质横向差异对冷轧带钢板形的影响,采用末架轧机出口带材横向厚度分布和板形作为验证模型精度的指标,定量研究了热轧来料局部硬度对冷轧带钢板厚和前张应力分布的影响程度及规律,通过与现场实测数据的对比,证明该模型提高了轧后板形的计算精度。研究结果显示,局部硬度对冷轧带材的张应力分布影响显著,附加张应力与硬度峰高度成正比,给出了冷连轧过程中轧后带材附加厚度和附加张应力与热轧来料局部硬度的关系。     

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。     

冷轧机工作辊非对称弯辊的板形调控理论研究与应用

为减少冷轧带钢的非对称板形缺陷的产生,设计了工作辊非对称弯辊控制系统.应用影响函数法计算辊系变形,同时考虑辊缝中金属横向流动对带钢出口横向张力分布的影响,通过迭代法计算出工作辊两端施加不同弯辊力后的辊间压力分布、出口厚度横向分布以及出口横向张应力分布.理论分析结果表明,工作辊非对称弯辊可以在一定程度上改善辊间压力分布不均,减轻轧辊磨损和减少轧辊掉皮事故的发生,降低带钢边部的非对称板形缺陷.实际应用结果证明,当倾斜调整量小于10%时,应用工作辊非对称弯辊替代倾斜调整,可以获得更好的板形精度.      

连续退火机组带钢板形翘曲控制

针对高强度带钢连续退火过程易发多发的板形翘曲问题,根据带钢纵向延伸在厚度方向分布不均导致了翘曲的机理认识建立了带钢翘曲生成力学模型,求解获得带钢上下表面延伸差与翘曲大小的关系及影响规律,并分析指出连退机组平整机单辊驱动是导致带钢产生上下表面延伸差的主要原因。为解决某高强度带钢连退机组存在的板形翘曲问题,建立该机组平整轧制过程有限元仿真模型,模拟分析上下工作辊辊径差、轴线偏心距和摩擦因数差对带钢上下表面延伸差的影响,并提出以减小厚度方向延伸不均为目标的板形翘曲控制的若干对策措施。将所提出的对策措施上机试用并多次优化调整后稳定用于某连退机组的实际生产,使该机组产品带钢的板形翘曲缺陷得到明显改善,创造显著经济效益。     

ABB板形测量系统在宝钢1800mm冷连轧机组的应用

宝钢1 800 mm冷连轧机组ABB板形测量系统,采用测量带钢横向各连续段的内部张应力分布的方法,对轧制后带钢内部残余应力的分布进行测量和数据处理、传输,实现了冷连轧带钢板形实时、高效的在线测量,测量精度达到1.0I单位,为板形控制提供了可靠数据。     

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...     

冷轧过程中带钢横向变形的研究

在板带钢冷轧过程中,带钢在产生厚度方向和长度方向的变形的同时也有横向变形产生,带钢横向变形的存在影响了带钢板廓与平坦度问的转化关系.针对带钢轧制过程中金属横向变形对带钢板形的影响问题,通过建立辊系轧件一体化仿真模型对带钢轧制过程中的横向变形分布及其对平坦度影响规律进行了仿真研究,取得了对实际生产有意义的结论.     

镀铝锌机组C翘影响因素研究

对热镀铝锌机组带钢退火工序出现C翘缺陷而影响锌层的均匀性问题,在分析了C翘缺陷形成机理、得出带钢C翘缺陷的本质是退火过程带钢表面温度分布不均使其沿横向应变量不均匀所致的相关结论基础上,从加热段带钢上下表面热源分布不均、加热段带钢张力设定不合理、冷却段上下表面风机压力设定不合理、冷却段张力设定不合理、来料板形缺陷等五个方面分析了C翘的影响因素,提出了相应的带钢C翘治理措施,并将其应用到某镀铝锌机组的生产实践,取得良好的使用效果,有效的改善带钢C翘问题,为现场创造了较大的经济效益。     

热镀锌过程边部过镀锌的有限元仿真

 通过对热镀锌过程带钢边部过镀锌缺陷（EOC）的Fluent仿真,获得了相关工艺参数与带钢上气压的影响关系,并基于带钢上流场分析,提出了EOC产生机理,获得了相应的边部锌层厚度控制工艺对策,使锌层厚度分布更加合理化,有利于带钢边部板形控制,提高了产品实物板形质量。     

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。     

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。     

连退过程带钢热瓢曲指数及其影响因素

 针对带钢连退过程中的热瓢曲问题,充分考虑到连退机组的设备与工艺特点,从内力、外力两方面因素分析了热瓢曲以及横向压应力的产生机理,阐述了热瓢曲的发生规律,首次提出了瓢曲指数的新概念,给出了相应的瓢曲临界条件,建立了一套适合于连退过程的带钢热瓢曲指数的计算模型,定量分析了不同工艺段内带钢瓢曲指数分布规律以及相同工艺段内来料板形、横向温差、炉辊辊型、摩擦因数、设定张力、通板速度等因素对带钢热瓢曲指数的影响,并将相关理论应用到生产实践,开发出了“连退机组通板过程带钢瓢曲预报软件”,实现了对连退过程带钢瓢曲的在线预报,为瓢曲缺陷的预防和控制奠定了坚实的理论基础。     

Stress–Strain State of Coiled Steel

In a new mathematical model of the stress–strain state of steel strip in the course of cooling, the nonplanarity, surface roughness, and transverse thickness variation (convexity of the cross section) are taken into account. The stress–strain state of a coil of thin steel sheet has a significant influence on factors such as the temperature distribution in the coil; the scale formation on cooling in the course of hot rolling; the adhesion of adjacent turns in the annealing of cold-rolled strip; and the shape of the coil itself. The mathematical model is based on representation of the coil as individual nested hollow cylinders of finite length. The cylinders are divided into sections over the width. The sum of solutions of the Lame equation for individual sections is shown to converge to the solution for the cylinder as a whole. The model permits calculation of the coil’s stress–strain state, taking account of gap formation between adjacent turns as a result of the transverse variation in strip thickness. The modeling results show how the radial and tangential stress formed in strip winding is distributed within the coil. The model permits calculation of the stress–strain state of the coil in the winding of even strip; in the winding of convex even strip with no tension; in the loose winding of convex even strip with tension less than that in tight winding; in tight winding of even convex strip with the correct tension; and in the winding of convex uneven strip without tension. The decrease in distance between contacting rough surfaces is calculated on the basis of a probabilistic approach. An algorithm is presented for calculation of the coil’s stress–strain state. The result obtained for the stress distribution in the coil is typical for the winding of steel strip. The model is verified for the winding of hot-rolled strip, in terms of the size of the region with tight contact of adjacent turns. The tightness of contact is assessed on the basis of the temper color on the edges of the hot-rolled strip. The discrepancy between the calculated and measured size of the region with tight contact is 3%.     

基于有限元和试验的热轧带钢残余应力减量化

 研究残余应力减量化技术可提高热轧带钢板形质量。有限元技术及相应的试验验证已广泛应用于工业生产,采用该方法对带钢层流冷却过程中的温度、相变及应力耦合进行求解,对于分析带钢轧后冷却不均、应力应变不均及翘曲具有重要意义。基于ABAQUS建立热轧带钢在密集冷却工艺条件下的有限元模型,实现温度、相变和应力三者的耦合计算,并进行温度测试、材料微观组织测试及应力测试等多个试验验证。计算结果表明,减小带钢进入层流冷却前的初始温差、采用边部遮挡技术对减少带钢残余应力均具有积极的意义。通过一个改善初始温差分布进而改善带钢残余应力的实例,验证了提出的方法和结论的正确性。     

冷轧带钢来料断面对张应力与出口断面的影响

为了降低冷轧带钢的横向同板差,通常需要采用紧边轧制工艺,带钢边部处于大拉伸应力状态,很容易引起边裂或断带。提出一种冷轧带钢来料横断面形状的简单描述方法,以热轧来料横断面参数作为输入参数,采用板形模拟软件分析了来料断面形状的两个关键参数对带钢出口张应力与出口断面形状的影响规律。模拟结果表明,减小热轧来料边部15和40mm处凸度值C_(15)和C_(40),改善热轧带钢边部减薄,不仅有利于减小冷轧带钢横向同板差,而且可以改善带钢边部残余拉应力,从而减小冷轧带钢边部张应力,有利于避免第一道次带钢发生边裂与断带事故。     

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。     

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。     

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。