T-WRS & C冷轧机工作原理与应用

本文探讨了带钢边部减薄的机理及锥形工作辊横移与交叉的T-WRS&C(TaperWorkRollShiftandCross)冷轧机边部减薄控制原理及工作特性,制定了轧机工作方案,确定了轧机工作的控制参数.在宝钢益昌冷连轧机组的实际应用表明,T-WRS&C冷轧机可以有效地控制带钢的边部减薄,使轧制过程中工艺参数保持稳定.     

冷轧带钢边部减薄影响因素的分析

针对冷轧带钢生产中普遍存在的边部减薄直接影响切边量大小、降低成材率,分析其形成机理,利用非线性有限元软件Marc,建立了模拟四辊冷轧机轧制过程的弹塑性有限元仿真模型。对比轧制力模拟结果与实测值,表明该模型是精确可靠的。并利用此模型,分析了压下率、摩擦系数以及带钢入口厚度、入口宽度等因素对边部减薄的影响规律,随着压下率、摩擦系数、带钢入口厚度的增大,边部减薄随之加剧;随着带钢入口宽度的增大,边部减薄先增大后减小。     

1420mm六辊UCM冷连轧机边部减薄特性仿真分析

以某1420 mm五机架冷连轧镀锡基板生产机组为研究对象,利用Marc大型有限元软件平台建立了六辊UCM轧机轧制过程三维非线性仿真模型。通过数值模拟,深入研究了带钢边部减薄的重要影响因素,并系统分析了工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊横移等板形控制手段对带钢边部减薄的调控特性,从而为辊型优化设计和边部减薄控制提供了理论基础和参考依据。     

带钢热连轧过程轧制力三维有限元模拟

在现代计算机控制的带钢生产中,轧制力的设定极其重要.根据宝钢轧制力模型和现场实测数据,结合热连轧过程中带钢三维变形和热力耦合的特点,应用DEFORM-3D软件建立了带钢热连轧前两个道次的有限元模型,模拟了热连轧过程中两个道次的轧制力变化,并与宝钢模型计算值和实测值进行了对比.结果表明,有限元法计算的轧制力与现场实测数据接近,两者误差在5.0%以内,同时有限元法的计算精度高于宝钢轧制力模型,特别是在第一道次,轧制力计算精度高出4.0%,该模拟为现场轧制工艺参数的调整优化提供了重要的参考价值.     

热连轧带钢立-平辊多道次轧制热力耦合三维有限元模拟

对热连轧Q345B窄带钢精轧立-平辊多道次轧制进行了三维热力耦合有限元模拟,分析了轧制过程中轧件温度场、等效应力-应变场及轧件表面特征点流动规律。结果表明,模拟计算的带钢断面中心点温度及平轧各道次稳态轧制压力与实测值吻合良好;宽度方向轧件边、角部与中心温差较大是导致边部金属应变不协调,上翻至带钢边部表面的主要原因;轧件角、边部由于冷缩效应存在一定拉应力,会影响轧件角部缺陷的愈合或扩展;采用立辊侧压调宽对轧件边部减薄和翻平宽展可能造成的边部缺陷有明显的改善作用。表面节点位置变化规律可为现场轧制生产中轧件边部缺陷的溯源分析提供便利。     

热带边部减薄及凸度控制技术结合的探讨

热轧带钢生产技术对产品厚度、宽度、凸度和中直度已能较好地控制以后,带钢边部减薄（塌边缺陷）的问题越来越受到重视。通过分析各种轧机机组的特点,认为采用CVC轧机或PC轧机与K－WRS轧机结合的技术,既可以大幅度地控制热轧带钢的凸度和平直度,又能消除边部减薄,在获得高质量产品的条件下,可实现更大的自由规程轧制。     

冷轧机双锥度工作辊边降控制研究

针对冷轧带钢边部减薄严重、成材率低等问题,开发了双锥度工作辊边降控制新技术。介绍了双锥度工作辊辊型及其边降控制原理,根据工业试验提出辊型优化配置方案。结果表明,新辊型配置方案投入现场连续应用后,明显改善了带钢边降控制效果。     

热带精轧机架之间设置轧边机控制带钢边部减薄

为了改善热轧带钢的边部减薄,最近日本石川岛播磨工业公司与新日铁名古屋厂共同研究开发了控制带钢边部减薄的装置,即在热带精轧机组的后2架轧机之间设置轧边机。技术特点是:用轧边机对带有张力的带铜进行宽度方向的压下,使带钢边部形成     

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。     

冷连轧过程中碎浪缺陷的有限元模拟

针对某1450冷连轧机组在轧制成品厚度低于0.6 mm的冷轧板时易出现不同于常规边浪缺陷的单边碎浪及双边碎浪的问题，结合现场生产实际和某典型规格产品工艺进行了非线性有限元轧制过程金属三维形变过程数值分析。首先，根据实际情况划分轧辊单元网格，并建立了连轧有限元模型。在此基础上，完成了典型规格产品1/2轧制有限元模型分析、冷轧各道次变形区有限元分析以及整个冷轧过程带钢的有限元分析。通过建立冷连轧过程中轧辊受力、变形以及带材变形情况模型，模拟了碎浪缺陷的形成过程，并研究了轧制工艺参数对轧制过程的影响。对仿真模拟实验结果进行了分析，得到与现场实际板形相同的双边碎浪板形缺陷。     

2 230 mm冷连轧机板形控制性能仿真分析

以2 230 mm六辊CVC冷连轧机为研究对象,在ABAQUS有限元软件平台上建立了六辊CVC轧机辊系变形三维非线性仿真模型。通过数值模拟,分析了弯辊和轧辊轴向横移综合调控下承载辊缝凸度调节域的变化规律。同时,分析了2 230 mm冷连轧机弯辊力、轧辊轴向横移位置以及轧制力等工艺参数对板形调控性能的影响,为板形在线控制调节和辊型曲线优化设计提供了理论依据和应用参考。     

基于弹塑性有限元的板形控制机理研究现状与展望

带钢冷连轧过程中的板形控制问题因具有多变量、多控制回路、非线性和强耦合等特征，是工业控制领域最为复杂的控制过程之一。精准的板形预测模型是提高板形控制水平的重要保证。当前，弹塑性有限元法能够耦合分析轧制过程中带钢的弹塑性变形、轧后的残余应力以及轧辊的弹性挠曲、弹性压扁，因此在带钢轧制领域有很广泛的应用。介绍了现代板形控制系统的工作原理，以及当前弹塑性有限元法关于板形控制问题分析的研究进展。同时，采用显式动态有限元建立了六辊UCM轧机的三维数值仿真模型，研究了不同板形调节机构对带钢板形的调控特性及其最优调节量，并采用实际轧制试验对模型进行了验证。结合带钢保持良好板形的几何条件，利用所建立的UCM轧机模型，分析了中间辊轴向横移、工作辊与中间辊弯辊对带钢横截面形状、凸度、边降及平直度的影响。最后，对有限元法应用于分析板形控制问题的方向进行了展望。     

HC冷轧机静态特性有限元分析

通过分析1720HC冷轧机工作原理及性能特点,建立了1720HC冷轧机工作机座三维模型及有限元模型。与以往模型相比,该模型充分考虑了由于窜辊、辊形、单侧驱动等因素带来的辊系不对称缺陷,最大程度减少了假设,极大提高了计算精度及结果可信度。按1#轧机最大轧制力施加载荷,在进行接触设置、约束后进行有限元模拟,得到最大轧制力下,工作机座应力、应变分布规律。其后分别对辊系及机架进行强度和刚度分析,并计算出轧机工作机座刚度为12470kN／mm。分析认为轧机结构合理,满足生产要求。计算结果不仅为HC冷轧机工作机座的结构设计提供理论指导,且对板形控制及轧制规程的制定具有实用价值。     

基于弹塑性有限元的板形控制机理研究现状与展望

带钢冷连轧过程中的板形控制问题因具有多变量、多控制回路、非线性和强耦合等特征，是工业控制领域最为复杂的控制过程之一。精准的板形预测模型是提高板形控制水平的重要保证。当前，弹塑性有限元法能够耦合分析轧制过程中带钢的弹塑性变形、轧后的残余应力以及轧辊的弹性挠曲、弹性压扁，因此在带钢轧制领域有很广泛的应用。介绍了现代板形控制系统的工作原理，以及当前弹塑性有限元法关于板形控制问题分析的研究进展。同时，采用显式动态有限元建立了六辊UCM轧机的三维数值仿真模型，研究了不同板形调节机构对带钢板形的调控特性及其最优调节量，并采用实际轧制试验对模型进行了验证。结合带钢保持良好板形的几何条件，利用所建立的UCM轧机模型，分析了中间辊轴向横移、工作辊与中间辊弯辊对带钢横截面形状、凸度、边降及平直度的影响。最后，对有限元法应用于分析板形控制问题的方向进行了展望。     

C194铜合金轧制冷塑性变形有限元模型的建立

以C194铜合金为研究对象,利用Gleeble-1500D热模拟试验机进行了室温单向拉伸实验,获得了应变速率分别为0.01,0.1,1和10 s^-1的应力-应变曲线,构建了C194铜合金室温本构方程,验证了本构方程的准确性。基于Deform-3D有限元数值模拟平台,建立了C194铜合金轧制冷塑性变形有限元模型,并在相同工艺条件下进行了轧制变形实验,结果表明:除第5道次模拟结果与实验的厚度相对误差值为11%之外,其余误差值均小于10%,验证了轧制冷塑性变形有限元模型的可靠性和精确性。为研究C194铜合金板带变形规律及工艺优化奠定了基础。     

热轧原料对冷连轧机板形控制的影响

介绍了首钢京唐公司2 230 mm酸轧机组板形控制手段,模拟仿真了CVC、ESS辊型的板形控制能力。针对生产中的板形突变问题,对现场生产热轧来料凸度及性能进行了测量,定量研究了热轧来料对冷轧板形控制的影响。规范了热轧来料凸度要求及热轧工艺控制,使酸轧过程中的板形突变比例逐步下降。     

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。     

板带轧制在线控制模型的研究

为解决板带轧制高速高精度在线模型问题,文章基于能量变分原理,研究了一种快速数值算法。该法将变形区划分为有限离散单元,考虑剪切变形作用,建立了高速计算模型,在平面变形条件下实现了对轧制力的仿真。计算结果与实测值、Marc有限元计算结果有很好的吻合。通过对某厂五机架冷连轧的分析,模型可在0.3s内完成全部计算。该算法对深入研究冷热态连轧过程在线控制具有重要实际意义。     

改革开放30年:中国的铝板带冷轧工业(1)

经过60年的发展,特别是改革开放以来30年的高速持续大发展,中国铝带冷轧工业取得了举世瞩目的辉煌成就。中国的铝带冷轧工业与外国相比较,拥有最多的高技术大容量现代化冷轧机,最多的CVC轧机,最多的1 400mm级四辊不可逆式冷轧机(2010年底可有约83台),最多的1 300 mm以下的小型铝带冷轧机。河南省是全球最大的中低档铝板带基地,集中于郑州至洛阳的狭长地带内。至2009年底中国可有3条铝带冷连轧生产线,1条自制的,2条引进的。