板带轧机工作辊混合变凸度辊形研究

三次连续变凸度(Continuously variable crown, CVC)辊形凸度控制能力与带钢宽度之间的二次函数关系决定其在宽、超宽板带轧机上应用时表现出对窄规格带钢的凸度控制能力不足的缺点。通过对工作辊变凸度辊形及辊缝形成理论的深入研究,提出采用二次多项式曲线来线性化辊缝的方法。采用该方法设计完全线性变凸度辊形曲线与混合变凸度工作辊辊形曲线,使二次辊缝凸度调节能力与带钢宽度在工作辊全长或在设计要求的宽度范围内呈严格线性关系,同时保持与窜辊位置呈线性关系。与CVC辊形相比,混合变凸度辊形的辊径差小、凸度调节能力大,既不削弱对宽带钢的凸度调节能力,又增加对窄带钢的凸度调节能力,从而增强轧机的整体板形控制能力。     

五次CVC辊形曲线的分析与设计

CVC辊形曲线可以利用一套轧辊满足不同轧制规程的凸度控制要求,但常用的三次CVC辊形不具备高次凸度控制能力.为更好地控制复合浪形,进一步提出了五次CVC辊形曲线.通过对五次CVC辊形曲线的凸度控制原理与特点的分析,得出了五次CVC辊形的二次凸度与四次凸度随窜辊的变化规律,并提出了基于初始凸度比的曲线设计思路与方法,实验证明,该设计方法合理有效,能够很好地对现有CVC辊形曲线进行分析和改进.     

五次CVC工作辊辊形与板形控制特性

连续变凸度(Continuously variable crown,CVC)轧机是宽带钢和超宽带钢轧机的主流机型,目前均采用三次CVC辊形,能较好地实现对辊缝二次凸度的连续调整,但不具备高次浪形控制能力,且对窄带钢凸度控制能力较弱。五次CVC辊形具有高次浪形控制能力,但由于缺乏系统深入的研究,尚未成功地实现工业应用。在对五次CVC辊形参数与辊缝凸度之间的关系进行深入分析的基础上,提出一种五次CVC辊形的设计方法,并对其板形控制特性进行研究,结果表明通过辊形的合理设计,五次CVC辊形能够有效均衡轧机对宽窄带钢的二次凸度控制能力,且四次凸度控制特性符合宽带钢轧机尤其是超宽带钢轧机的板形控制需求。进一步分析五次CVC辊形与现已开发的多种变凸度工作辊辊形之间的关系,认为五次CVC辊形能几乎替代目前常用变凸度工作辊辊形,具有极强的推广应用价值。     

热带钢轧机线性变凸度工作辊的研制及应用

为改善轧机的板形调控性能,在分析连续变凸度(Continuously variable crown,CVC)辊形技术的板形控制特性的基础上,开发出用于热带钢轧机的线性变凸度(Linearly variable crown,LVC)工作辊辊形技术及其相应的板形控制模型。LVC技术的板形调节能力与窜辊量成线性关系,同时与带钢宽度成近似线性关系。在满足宽带钢板形控制要求的同时,提高轧机对窄带钢的板形控制能力,使轧制各种规格带钢时所需弯辊力处于合理的的幅值。在1 700 mm热带钢轧机上一年多的工业应用表明,采用LVC工作辊后,板形控制精度提高30%以上,尤其是轧制高强度钢种时,凸度下降显著,轧制公里数一般都大于55 km,磨损辊形和轧辊消耗与常规工作辊基本一致。     

热轧铝板带分段冷却闭环控制策略

针对目前热轧铝板带凸度控制存在的问题,建立以轧辊温度在线测量为基础的分段冷却闭环模糊控制系统。以简单的测量设备和控制方法,代替昂贵复杂的板带凸度控制机构。用实际轧制数据训练自适应PSO-BP神经网络,并用训练完成的神经网络依据目标板带凸度得出轧辊温度预设定模型;依据操作人员的经验以及理论分析结果,设计分段冷却模糊控制规则,形成分段冷却闭环控制系统,达到控制板带凸度的目的。经在某厂二辊可逆热轧上的应用,结果表明:轧辊温度偏差量可控制在±4℃内;铝板带纵向各处的凸度95%以上可控制在目标凸度(20~40μm)范围内。该方法充分发挥了分段冷却系统对板带凸度的控制能力。     

VC轧辊的承载特性研究

对控制压力与轧制力共同作用下的VC(variable crown)轧辊的承载特性进行了研究。基于所开发的VC轧辊系统,分析了辊缝形状和辊缝凸度与轧制力及控制压力的关系,提出了临界最大控制轧制力的概念。研究结果表明:当轧制力小于轧辊系统的最大临界控制轧制力时,其板形控制能力优于同规格的实心平辊;当控制压力较大且轧制力较小时,轧辊系统可以实现零凸度或负凸度的负载辊缝。     

可变凸度轧辊(VC辊)在不同油压下的凸度分布曲线

针对宝钢新近引进的平整机VC轧辊的液压胀形凸度分布曲线的计算问题,提出了一套计算VC辊在不同油压下的胀形曲线的新方法,计算结果与实测值很好吻合,为VC轧机在线设定模型的开发提供了必要的基础。     

四辊轧机板凸度控制能力分析

采用变分法求解金属横向流动,用影响函数法计算辊系弯曲变形,考虑轧辊热凸度,通过耦合迭代的方式,编写热轧钢板凸度计算程序。通过对1450 mm轧机、1780 mm轧机以及2050 mm轧机的板凸度的模拟,分析轧辊挠度、轧辊压扁、弯辊力和热凸度对钢板凸度的影响,为轧机辊系参数的设计提供参考。     

VC轧辊板形控制的力学原理

根据实验和有限元分析结果,分析了控制压力与油腔长度对VC轧辊的静载凸度及其分布特性的影响规律,在此基础上,阐明了VC轧辊板形控制的力学原理。在以VC轧辊为支撑辊的轧机系统中,板形控制的机理是,VC轧辊的胀辊效应可以有效地减小工作辊与支撑辊之间的接触区域,在工作辊两端形成与支撑辊弯曲方向相反的弯矩。板形控制的技术关键在于选择合适的油腔长度,消除VC支撑辊静载凸度特性中的等凸度区。     

铝热连轧分段冷却系统建模与仿真

为研究工作辊分段冷却系统对铝带断面形状的影响,建立冷却水影响下的工作辊温度场及热膨胀模型并使用交替差分法对模型进行求解。利用该模型,研究不同冷却水分布模式下工作辊热辊形的形态、冷却水量与工作辊热膨胀的定量关系以及改变冷却水量后热辊形的形成规律。仿真结果表明分段冷却系统具有较强的局部辊缝形状控制能力,辊缝三次凸度和四次凸度的控制能力分别为30.8 m和22.8 m;边部控制能力在冷却水量为0～50%区间内达到最大为16.6 m;冷却水量与局部冷却段热膨胀呈现良好的二次关系;改变冷却水量后,工作辊热膨胀的相对变化速度与水量无关,为系统固有特性;根据冷却水与工作辊热凸度的定量关系和热膨胀变化速度可以实现对工作辊局部热膨胀的精确控制,从而有效控制铝带断面形状。     

圆柱滚子凸度超精导辊的包络法数控磨削研究

圆柱滚子凸度超精导辊理论辊形是复杂轴对称曲面,目前通常在普通外圆磨床上用多级锥面逼近的方法进行磨削加工,磨削质量对人工依赖性强,效率低。根据磨削时常见的圆弧形滚子贯穿轨迹,研究辊形曲面的包络法数控磨削。分析了理论辊形特征、包络磨削原理和方法,给出了磨削实例,实际测量了磨削后的辊形,并用包络法磨削的导辊进行了圆柱滚子凸度超精试验。结果表明：理论磨削后辊形曲线是光滑连续曲线,形状总体比较平缓;用大圆弧廓形砂轮进行包络法磨削,辊形形状精度不存在原理性加工误差,而且砂轮利用率比较高,有利于保证磨削质量和效率;包络法磨削导辊辊形精度和效率都比较高,导辊用于圆柱滚子超精获得的滚子凸度曲线形状良好。     

板带轧机辊型电磁调控技术基础理论与实验研究

立足于增强我国宽幅轧制装备创新能力,聚焦于辊缝微尺度柔性调控,提出了辊型电磁调控技术,用于提升宽幅板带板形质量控制能力,增加产品竞争力,改善高端板带产品依赖进口的窘境.该技术以感应加热技术为基础,利用电磁棒受热膨胀及内约束机制,巧妙地将感应加热能量转化为热-力混合动力源,极大地提升了辊凸度的响应速率,可实现对轧辊辊型的...     

短应力线轧机辊颈过渡曲线形状优化研究

为了提高轧辊的承载能力和辊系结构的紧凑性,提出了对辊颈双圆弧锥面过渡曲线的优化设计方法。利用材料力学、奇异函数与拉普拉斯变换相结合的方法,建立过渡曲线的优化数学模型。结合750轧机基本尺寸要求,利用优化数学模型获得最优的过渡曲线,并根据短应力线轧机实际轧制过程和轧制理论建立优化后辊系的有限元耦合模型,模拟计算轧辊的工作压力分布和弯曲变形情况。结果表明,优化后轧辊的最大应力减少了15%,最大变形减少了10.8%,因此,轧辊优化设计的方法为降低轧辊弯曲应力和提高整体刚度提供了理论依据。     

超宽六辊CVC轧机的凸度调控能力分析

为掌握超宽六辊CVC轧机的凸度调控能力,建立有限元仿真模型,对不同带钢宽度下工作辊弯辊、中间辊弯辊和CVC中间辊窜辊对板廓的影响进行具体分析。仿真结果表明,工作辊弯辊、中间辊弯辊和中间辊窜辊均具有相似的调节效果,对于1000mm的带钢,工作辊弯辊的调控能力最强;对于1500mm的带钢,工作辊弯辊和中间辊窜辊的调控能力相当;对于2000mm的带钢,中间辊窜辊的调控能力最强。因此,对于超宽轧机,CVC窜辊对窄带钢的凸度调控效果并不十分理想,会导致轧制窄带钢时出现凸度控制能力不足的问题。通过对凸度调节域进行分析,发现该轧机对四次凸度的控制能力较弱,难以控制超宽带钢生产中的边中复合浪形问题。     

轧机工作辊有限元分析

四辊轧机在工作过程中,工作辊既承受工件的变形抗力,又承受轧机轧制力和弯辊力的共同作用,造成辊身应力状态复杂。为保证轧辊的合理与优化设计,采用有限元方法针对轧辊工作过程进行分析,提出了一种有限元模型建模方法,准确计算出工作辊在工作过程中的变形和应力分布。计算结果为轧辊的结构改进与优化设计提供依据,以提高轧机的设计水平。     

轧辊原始凸度对8011铝合金药箔板形质量影响研究

本文结合生产实际,研究轧辊原始凸度对8011铝合金药箔板形质量的影响,结果表明:轧辊原始凸度可对轧制时轧辊的弹性压扁进行补偿,进而影响铝箔板形质量;当轧辊原始凸度为负值或过小,轧制的铝箔会产生边部波浪缺陷,随凸度增大,边部波浪逐渐减轻;当轧辊原始凸度过大,铝箔则产生中间波浪缺陷,并且随着凸度的增大而愈加严重。生产成品规格0.0206×2×1170的8011合金药箔,轧辊原始凸度选择40～60μm有利于控制板形,且轧辊原始凸度为50μm时板形最优,能够满足客户要求。此外,长时间停机或更换工作辊、支撑辊后进行充分的热辊,也有利于板形的控制。     

VC轧机板形控制关键技术的开发与研究

开发出VC辊的空载凸度曲线和负载塌陷位移曲线两项关键技术，在此基础上模拟出VC轧机在不同情况下的板形情况，提出一套工作辊与支承辊优化设计方案，该方案已作为技术规程正式应用于1550CAL VC轧机，使该轧机板形控制在2～4I左右。     

辊间压力分布影响因素的研究

四辊轧机辊间压力的分布将直接影响轧机负载辊缝形状,轧辊磨损情况以及轧辊强度的准确校核。本文采用分割单元法,研究了轧件宽度,轧辊直径,弯辊力,轧辊辊型,轧制压力分布等诸多因素对辊间压力分布的影响,给出了辊间压力分布规律,理论计算值与实测数据吻合较好,研究结果对于板形凸度计算及轧机设计有一定的借鉴作用。     

四辊轧机有载辊缝解析模型研究

针对轧制过程中轧辊的弹性变形和轧辊与轧件间的相互作用，通过对四辊轧机辊系变形和受力状况的分析，从理论上详细推导了直观的有载辊缝形状函数，明确了有载辊缝形状函数与相关因素的对应关系。同时，为了验证辊缝解析模型的准确性，采用该模型对某铝热连轧机的精轧末机架的出口板凸度进行了理论计算，并与在线测得数据进行比较，结果表明：该模型计算精度高，相对误差较小(低于15％)。该模型不但为板形的控制以及轧制板凸度的建模提供了理论基础，还为预报板形、研究板带截面上任一点的板凸度提供了方便。     

基于改进遗传算法的离散公差模糊稳健优化设计

为了解决离散变量优化设计问题，采用了一种面向设计、制造的设计变量离散化处理方法。通过改进最优个体保护策略和混沌移民算子，并引入家族竞争遗传机制对基本遗传算法进行了改进。开发了混合离散变量的改进遗传算法程序LSGA2005，用该程序解决了箱体零件尺寸链的离散公差模糊稳健设计问题。实例表明，该算法全局收敛能力强，具有较好的实用价值。