定宽机定宽过程轧制力有限元分析

为了研究板坯定宽过程中不同变形区内轧制力的变化情况，利用有限元的方法建立了板坯定宽有限元模型，系统地模拟了板坯定宽的全过程，得到轧制力随时间变化的规律，为制定板坯的侧压规程提供了理论依据。     

SP大侧压变形后板坯形状的研究

文章采用数值模拟和物理模拟相结合的方法,研究了SP(Sizing Press)侧压调宽过程中板坯的变形规律、SP侧压变形后板坯形状的特征、不对称变形条件和侧压量对板坯尾部翘曲的影响规律以及板坯形状对后续水平轧制后轧件板形的影响。研究结果表明,SP侧压变形过程中,板坯的变形是不均匀的。侧压后板坯的形状具有板坯头尾呈鱼尾形;横截面呈狗骨状;板坯宽度呈周期性变化,侧面形成压痕,板坯侧面厚度也相应呈周期性变化;垂直方向的不对称变形条件容易造成板坯尾部翘曲;产生尾部翘曲的板坯经过水平道次轧制后,会造成尾部宽度增加;SP侧压后板坯的宽度波动会引起水平轧制后轧件的宽度波动等特征。     

热带粗轧机组立轧非稳定轧制阶段变形规律的实验研究

采用铅作为模拟材料，模拟比１∶１０，对热带粗轧机组平辊立轧时非稳定轧制阶段变形规律进行了模拟实验研究。分析和比较了头、尾部最大狗骨高度非稳定行为、失宽行为、鱼尾长度与立辊直径、侧压量、板坯来料厚度及宽度之间的关系，并建立了新的数学模型。     

热带粗轧机组立轧变形规律研究

以铅为模拟材料，对热带粗轧机组平辊立轧变形规律进行了实验研究，分析了稳定轧制阶段表征立轧时轧件断面特征的４个参量，及非稳定轧制阶段头、尾部最大狗骨高度非稳定行为，失宽行为，鱼尾长度与立辊直径、侧压量、板坯来料厚度及宽度之间的关系，并建立了新的数学模型．     

热轧定宽机减宽过程对板坯质量的影响

定宽机是热轧带钢生产线的重要设备,其作用是增大热轧工序板坯减宽量,从而采用相同宽度的板坯可以生产不同宽度的产品,提高连铸工序生产效率。在定宽过程中,板坯会产生镰刀弯、头部翘曲、头尾失宽、起拱等质量缺陷,影响后续轧制过程的稳定性。通过采用DEFORM 3D平台进行有限元模型仿真计算,确定了保持板形质量良好条件下的最大减宽量,研究了定宽工艺对头尾失宽量和定宽机设备参数对板坯锻后形状的影响规律。将研究结果应用于生产,避免了减宽过程中板坯缺陷的产生。     

模块角度对板坯截面形状的影响

基于弹塑性有限元的理论, 利用大型有限元计算软件 MARC建立了板坯定宽的有限元分析模型, 研究了不同模块角度对板坯头尾部和中部狗骨分布的影响。结果表明, 板坯对称有限元模型定宽后, 板坯的头部出现双峰狗骨, 中尾部出现单峰狗骨, 而且狗骨沿长度方向为非连续分布, 采用较小的模块角度有利于狗骨峰值的减小。对于选择和在线控制模块角度有重要指导意义。     

板坯定宽压力机

在生产连铸板坏时,为了提高收得率,使板坯的宽度规格比较集中,而通过相应地采用强力立辊轧机(板坯定宽轧机)来改变板坯规格。这种强力立辊轧机的宽度压下量可达150mm,通过可逆轧制,可将板坯宽度尺寸变更达1000mm以上。然而,采用强力立辊轧机所带来的问题是:随着宽度压下量的增加,可逆轧制道次数增加,板坯前后端形成鱼尾状的切头部分大,致使成材率降低。     

立辊辊槽磨损对板坯断面形状的影响

针对热连轧粗轧段板坯在线调宽生产中立辊辊槽的磨损对轧制后板坯截面“狗骨”形状的影响,本文基于弹塑性有限元理论,利用有限元软件MSC．Marc,对在不同侧压量下,采用新立辊、磨损中、磨损后立辊和磨损的理想极限平立辊四种轧制条件下对应的板坯截面形状变化进行了仿真分析。得出了立辊辊槽磨损对“狗骨”形状的影响规律,随着磨损加深,立辊辊槽宽度增大,“狗骨”形状明显。     

立辊形状对板坯断面形状的影响

基于弹塑性有限元理论,利用大型有限元计算软件ANSYS/LS-DYNA,对中厚板生产的立辊轧边变形进行了模拟计算,分析了不同形状立辊对轧后狗骨形状的影响。立轧后板坯头、尾部存在不同程度的失宽,狗骨高度最大值出现在板坯中部,采用孔型立辊或锥形立辊可提高轧制过程的稳定性。     

走停式定宽机的机构分析和运动仿真

定宽机作为连铸连轧生产线的关键设备,在我国主要靠进口,使用中存在一定的盲目性。对德国西马克的走停式定宽机的机构组成、动作原理、机构自由度进行了分析；用SolidWorks对定宽机侧压模块进行三维建模,用SolidWorks Motion对侧压模块进行了运动仿真。研究结果表明：锤头对板坯的侧压过程控制在主电机转角为248°~360°范围内为宜；锤头在板坯宽度方向上运动的最大速度为352 mm·s-1,最大加速度为1648 mm·s-2,单侧最大位移为160 mm。通过将仿真曲线与实际运动状态进行对比,验证了仿真数据的正确性。     

起-停式定宽压力机刚柔耦合模型的动态仿真分析

为研究起-停式定宽压力机柔性体部件对机械运动精度的影响,分别应用Solid Works和ANSYS软件建立定宽压力机的三维刚体系统模型和侧压连杆的柔性体模型,并在动力学仿真软件ADAMS中采用替换法建立刚柔耦合虚拟样机模型,通过仿真分析,得到了锤头的行程、速度和加速度等运动学参数,侧压连杆与滑架和曲柄之间的接触力分布,侧压连杆的应力及变形情况,并对多刚体和刚柔耦合模型的仿真结果进行了对比,结果可知,刚柔耦合模型更能反映机构的真实运动,为其动态性能的评价和优化提供参考。     

SP侧压过程中不对称变形条件的测量及对板形的影响

文章针对热轧过程中影响SP(sizing press)侧压调宽后板坯形状的不对称变形条件,设计了一套在线测量装置,并对SP侧压生产中的实际变形条件进行了测量,根据测量结果,采用数值模拟研究了SP侧压调宽过程中各种不对称变形条件对板坯形状的影响。测量及研究结果表明,板坯两侧存在温度差,工作侧温度比传动侧温度高40℃左右;在侧压方向,传动侧模块比工作侧模块超前约0.03s,在同步方向,传动侧模块比工作侧模块超前约0.04s,在垂直方向两模块都存在位移;上述板坯两侧的温度差、以及模块运动在侧压方向和同步方向的不同步,对板坯形状的影响不大;导致板坯尾部在SP侧压后出现翘曲的主要因素,是垂直方向上的不对称变形条件所致;而导致侧弯的主要原因,则是由于板坯进入SP之前的对中不良,当板坯中心线偏向工作侧10 mm以上时,板坯经过SP侧压后明显朝工作侧弯曲。     

热轧带钢边部“翘皮”缺陷分析

针对热轧带钢边部“翘皮”缺陷,从轧钢角度,采用多因素分析法,对影响低碳钢“翘皮”缺陷产生的各种因素进行了分析。结果表明,轧制加热制度和调宽量对“翘皮”缺陷的发生率有较大影响。通过对SP侧压定宽和立辊定宽轧制两种工艺的比较,发现SP侧压定宽轧制时,金属流动均匀,不易产生“狗骨”形,更有利于降低缺陷发生率。     

板坯调宽过程力能参数的研究

针对压力调宽机的调宽特点,利用大型弹塑性有限元软件Marc强大的非线性功能,建立了板坯调宽过程的数值模型。在不同侧压规程的前提条件下,模拟了不同变形区内轧制力、位移和应变的分布情况,得到了轧制力随时间变化的规律。模拟结果对板坯侧压规程的制定和设备维护有重要的工程意义。     

侧压定宽机声音状态监测系统设计

针对SP侧压定宽机间歇工作、振动频率低和非平稳等特点 ,以声音信号为监测对象 ,开发和设计了其运行状态监测系统。系统基于LabView虚拟仪器平台 ,以小波分析 ,盲源分离等非平稳信号处理技术为机器特征的提取工具 ,结合常规的时域统计方法 ,对侧压定宽机实施监测。以实测信号分析验证了该系统的有效性     

SP 大侧压定宽机模块运动轨迹图谱分析

从运动学出发，研究ＳＰ大侧压定宽机主曲柄初始角α不同时模块运动轨迹图谱，并讨论了最佳初始角及其可行的调整范围。     

电磁铸造大板坯不平直度形成机制的实验研究

依据电磁铸造大板坯铸造特点,设计了模拟大板坯变形过程的实验装置,通过动态和静态测量了Ａｌ－Ａｌ－４．５Ｃｕ合金（质量分数,％）板坯的不平直度的形成过程及最终的量值。考察了铸坯在不同宽厚比的条件下,不同工艺参数对平直度的影响,结果表明：板坯不平直度主要形成于板坯的凝固阶段;控制板坯表面温度是控制铸坯变形的关键因素。提高宽面在铸坯凝固过程的表面温度。改善宽面表面温度的不均匀性,可以有效地改善大板坯不平     

宽板坯轻压下区固液相凝固收缩模型的研究

根据铸坯坯壳凝固线收缩量与温度变化的关系及两相区固-液相的物质守恒规律,建立了宽板坯固液相凝固收缩模型,利用连铸宽板坯实际生产工艺条件,分析了拉坯速度、浇注温度等因素对铸坯凝固前沿补缩量的影响规律.研究结果表明,同一拉速、浇注温度条件下,铸坯凝固前沿所需补缩量随距弯月面距离的增加而逐渐减小;冷却条件相同,拉速及浇注温度对铸坯凝固前沿所需总补缩量的影响很小;凝固坯壳对减小轻压下作用于凝固前沿压下量的贡献量约为17.2%.     

板坯轧制H型钢粗轧异型坯过程的有限元模拟

利用有限元分析软件ANSYS-LSDYNA,对板坯切分法轧制H型钢异型坯进行了有限元模拟。详细介绍了轧制规程、模拟基本参数、有限元模型建立、网格划分。在模拟过程中应用质量放缩、沙漏控制技术,得到了各道次轧件变形结果及轧制力曲线。对轧件的变形和变形区应力、应变场进行深入分析,为轧制大规格H型钢的显式动力学有限元模拟提供了参考。     

走停式定宽压力机运动学分析

定宽压力机是板坯调宽的关键设备,其结构形式与运动状态是进行力学参数计算与轧制参数设定的基础,目前国内对走停式定宽压力机结构形式与运动状态的研究相对较少。为此,本文首先根据走停式定宽压力机的结构特征将其简化为曲柄滑块机构,建立了精确的滑块运动学模型;然后对理想状态与实际状态下滑块的运动情况进行了仿真,得到不同时刻定宽压力机的位移、速度和加速度曲线,分析了曲柄长度、连杆长度、空载转速、轧制转速对定宽压力机运动状态的定量影响规律。研究结果可为同类设备的力学参数计算与轧制参数设定提供精确的边界条件,也可为设备参数的优化设计提供理论依据。