1420六辊UCM冷连轧机板形控制性能分析与应用

以某1420六辊UCM冷连轧机为研究对象,利用Marc大型有限元软件平台建立了六辊UCM轧机辊系变形三维非线性仿真模型。通过数值模拟对各种板形调节量作用下的带钢弹塑性变形和轧辊弹性变形进行耦合分析,并深入研究了六辊UCM轧机工作辊弯辊、中间辊弯辊和中间辊横移等板形调控手段对带钢出口横向厚差、带钢金属横向位移和轧机辊系弯曲的调控效果,从而为辊型优化设计和板形在线控制提供了理论基础和参考依据。     

1400 mm十二辊轧机轧制薄带的板凸度控制

将轧件塑性变形轧制压力计算与十二辊轧机辊系弹性变形的MSC. MARC有限元计算相结合,建立了十二辊轧机轧制薄带的板凸度控制的计算方法。通过预设轧件板凸度计算的轧制压力以及在该轧制压力作用下1400 mm十二辊轧机辊系之间的弹性变形迭代计算,确定了轧机中间辊单侧锥度变化对ST12薄带板凸度、辊系之间的压力分布以及工作辊位移影响规律,同时通过优化计算辊系的中间辊单侧锥度变化,使该轧机轧制的ST12薄带产品横向同板差平均下降超过35%,其生产的0. 1～0. 3 mm厚度薄带产品板形控制达到0. 5～1. 0 mm/2 m以下,从而有效提高该轧机轧制的薄带板凸度和板形控制能力。     

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。     

二十辊森吉米尔轧机板形调控性能仿真研究

为深入研究二十辊森吉米尔轧机的板形调控性能,研究开发了专用于分析二十辊轧机板形控制性能的辊系一轧件一体化仿真模型及软件工具,对国内某厂硅钢和不锈钢轧制用二十辊森吉米尔轧机辊系及轧件的变形行为进行了仿真计算,得到了不同工况下承载辊缝曲线、ASU调节特性、第1中间辊轴向横移对边降的控制能力、第2中间辊随动辊凸度对板形调控性能影响、辊间接触压力分布等结果,进而分析了轧制过程中各板形控制手段的调控能力.     

六辊轧机刚度特性有限元

板带轧机的横向刚度和纵向刚度对于板形、板厚控制十分重要,研究不同状态下的刚度变化规律对提高板形、板厚综合控制的精度具有重要意义。在三维弹塑性有限元模型的基础上,基于某厂1420末机架六辊CVC轧机实际参数,建立了板带轧制整体有限元模型。利用该模型研究板宽、窜辊、辊径和弯辊力的变化对轧机横向刚度的影响,以及中间辊的窜辊量变化对轧机纵向刚度的影响,为轧机的板形、板厚控制量的调整,提供了参考依据,也为板带轧制过程中板形、板厚在线设定,以及控制模型的研究和优化,提供了理论基础。     

四辊板带轧机全宽度辊缝横向刚度分析

承载辊缝的横向刚度表示承载辊缝凸度抵抗轧制力波动而保持不变的能力。为分析板带轧机整个辊缝宽度的板形控制特性,提出了轧机全辊缝横向刚度的概念。以实验室四辊板带轧机为研究对象,利用三维弹塑性有限元模型,建立了耦合支撑辊轴承箱、轴承、轧辊和轧件的有限元分析模型,分析了轧件宽度、压下率、变形抗力和张力对辊缝内各点横向刚度的影响。研究结果表明,辊缝内各点横向刚度随着轧件宽度和张力的增加而增大,随着压下率和变形抗力增加而减小。     

基于有限元和PSO-BP法的20辊轧机轧制板形预测

针对20辊轧机轧制板形受到多重因素影响、难以精确预测的问题,基于有限元和PSO-BP法,建立20辊轧机轧制板形质量预测模型。根据20辊轧机轧辊间的位置关系,基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,考虑轧辊弹性变形、板带塑性变形与摩擦等因素,建立20辊轧机辊系有限元模型,分析板宽、厚度、张力、速度等因素对板形指数的影响;综合考虑不同轧制板形影响因素,以板形指数作为板形质量衡量指标,基于BP神经网络建立轧制板形质量预测模型,采用粒子群算法优化BP神经网络板形质量预测模型的权值和阈值,提高板形预测精度。     

20辊轧机轧制宽幅工业纯钛带的变形行为研究

基于ABAQUS有限元软件,考虑了钛金属的各向异性力学特点,建立了可实现工作辊与轧件动态轧制过程的20辊轧机辊系-轧件一体化模型,并利用实际轧制数据对模型计算精度进行了验证。同时,利用该模型对20辊轧机轧制宽幅工业纯钛带的单一以及组合板形调控特性进行了仿真研究。结果表明:支承辊1#与7#、2#与6#对称位置分段压下与一中间锥辊窜辊组合调节时,随着窜辊量的增加,距边部75～300 mm区域厚度减薄最为显著,将导致或加剧该区域的二肋浪形;3#与5#、4#对称位置分段压下与一中间锥辊窜辊组合调节后,对缓解二肋浪形具有一定作用;此外,还发现一中间锥辊窜辊调节无法解决二肋浪形问题。最后,结合20辊轧机板形调控特性,提出了一种能够减小二肋浪形区的压应力的分段压下组合方案,工业实验证明分段压下组合方案实施后二肋浪形区压应力下降60%,有效缓解了20辊轧机轧制宽幅钛带时的二肋浪形缺陷及程度。     

冷连轧过程中间辊横移模型研究与设定

中间辊横移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带钢轧制的工艺特点,建立了UCM轧机的横刚度系数分布曲线,计算并分析了中间辊横移位置设定对成品带钢板形和横向厚度分布的影响规律。深入研究了带钢宽度、单位轧制力、工作辊辊径及工作辊热凸度等因素对最优中间辊横移位置的影响规律。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中间辊横移位置的设定计算模型。采用新模型设定中间辊横移位置,成品带钢的边部减薄量减小了22 μm,板形统计值提高了4.41%,板形标准差平均减小了1.51 IU,新模型对成品带钢边部减薄量和板形的控制均有不同程度的改善和提高。实践证明,该中间辊横移模型具有较高的板形控制精度和较好的板形控制稳定性,适合于工业生产实践。     

带钢冷连轧轧件辊系一体化仿真研究

针对带钢轧制过程中金属横向变形对带钢板形的生成存在影响的问题，根据最小能量原理建立了可分析轧制过程中金属横向变形的轧件三维变形力学模型和数值解法，将之与基于二维变厚度有限元法的辊系弹性变形专用仿真软件相结合，形成了辊系弹性变形和轧件三维塑性变形的一体化仿真算法和软件系统。在此基础上，以某厂1420mm冷连轧机组末机架为研究对象，对板形生成过程进行了仿真分析。