反演算法测量冷轧接触应力的影响因素与精度分析

在现代高速轧制过程中,准确获得轧辊和轧板接触应力至关重要,基于反演算法测量轧制界面接触应力的方法是一种测量接触应力的前沿技术。通过有限元数值仿真模拟二辊冷轧铝板过程,解析了采样半径和采样频率对平面应变条件下的反演算法精度的影响。根据仿真结果,提取轧辊内部不同半径位置一周应力分量作为反演算法输入量反演出轧制界面接触应力,计算出反演接触应力和仿真接触应力相对误差,讨论了反演算法输入量的采样半径和采样频率对反演算法精度的影响规律。结果表明,采样半径越靠近轧辊表面、采样频率越大,接触应力的反演精度越高,但是达到一定范围内反演算法的改善效果已经不明显,为下一步基于该反演算法的新型接触应力传感器的设计与安装提供了理论依据。     

基于阶比跟踪的带钢冷轧过程轧辊偏心信号分析

针对板带轧制厚度控制过程中轧辊偏心扰动难以在线测量和准确表达问题,提出新的系统解决方法。根据板带轧制原理,建立轧辊偏心在线软测量模型,通过采集得到的压下缸位移、轧制力、出口板厚等数据对轧制过程中的轧辊偏心信号进行计算,从而解决轧辊偏心难以在线测量的问题。为解决轧制过程速度变化带来的偏心信号频率和周期的变化问题,在轧辊偏心分析中,引入阶比跟踪技术计算角域等角度采样时标,通过拉格朗日插值计算实现角域重采样,把轧制过程数据的时间序列转化为轧辊转动等角度采样的角域序列。同时,通过厚度信号的角域平移,解决由板厚信号滞后带来的数据不匹配问题。利用小波滤波、相干时间平均法实现依据带钢冷轧过程数据进行轧辊角域偏心波形的分析和提取,为实现轧辊偏心的有效补偿打下基础。     

宽厚板轧制过程有限元模拟分析

以大型ANSYS软件中的LS-DYNA模块为平台,对鞍钢5500mm轧机轧辊和板带进行建模。通过设置板带的咬入速度、轧辊的角速度、压下量等初始条件,动态模拟四组不同板宽的单道次轧制过程和施加三组不同压下量的单道次轧制过程,进而分析宽厚板轧制过程中的应力、应变以及板带轧后凸度的变化情况。最后,把模拟结果与现场板带轧制实际数据进行比较,验证分析结果的准确性。分析结果对提高宽厚板产品的质量和精度都具有重要的理论意义和应用价值。     

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。     

计算冷轧带钢工作辊接触压扁的Hitchcock公式的有限元修正

采用弹塑性大变形有限元法对板带冷轧过程中工作辊的接触压扁进行模拟,利用数值手段对轧辊弹性压扁后的形状曲线进行拟合,并对计算轧辊压扁半径的Hitchcock公式进行了修正,大幅提高了轧制力的控制模型精度。     

板带失稳临界应力的参数化计算方法研究

平直度是衡量板带质量好坏的重要指标,板带失稳临界载荷是是研究平直度的关键参数。基于弹性力学板带失稳理论,通过参数化有限元计算方法求出板带在轧制过程中产生中波和边波两种浪形时的失稳临界载荷,从而求出板带翘曲临界应力系数kcr。由kcr得到发生中波和边波时的失稳临界应力公式。得到一种弹性力学板带失稳理论和参数化有限元计算方法相结合的快速求解板带失稳临界应力的方法。运用该方法可以通过残余应力快速的对带钢平直度做出准确判断。     

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。     

四辊轧机轧制因素影响磨损的有限元分析

轧制过程中,轧辊与被轧制金属材料之间接触应力较大,并承受周期性的应力应变。轧辊的表面特性会发生改变,产生磨损。轧辊与带钢之间的磨损会落破坏原始辊型,并直接影响板形控制精度及增加辊耗。对于轧制因素的调整,可以降低辊耗和节约生产成。首先分析了轧辊的磨损及影响因素,考虑轧辊辊系的弹塑性变形,基于有限元软件,建立了轧制力学模型以及四辊轧机有限元仿真模型。其次利用有限元法对轧辊的应力进行了仿真模拟,并从板宽、压下率等因素对工作辊磨损的影响,提出了降低轧辊失效的具体措施。     

轧件不对称滞后变形下动态轧制力建模及仿真研究

通过分析轧制过程中轧辊振动对轧件弹塑性变形状态的影响,研究不同轧辊振动方向下轧制力的变形特点及其表达形式,建立一种具有不对称滞后变形作用的动态轧制力模型。基于不对称动态轧制力模型,通过以某厂1780轧机实际参数进行数值仿真,得到轧辊半径、轧辊转速、前张力、后张力及入口厚度等因素变化下动态轧制力与轧辊振动位移之间的滞后关系曲线。从仿真结果中可以得出,随着轧辊半径的不断增大,滞后区域会逐渐增大,导致系统的耗散能量增大;减小轧辊的转速、板带的入口厚度都会使滞后区域减小,从而减少耗散的能量;同时还通过前、后张力对滞后曲线的影响规律验证热连轧机的微张力控制特点。以上结论为进一步研究和抑制轧机振动问题提供了理论基础。     

镁合金轧制热流体式控温轧辊温度变化规律研究

镁合金板带轧制过程中轧辊冷却调控是保证板带轧制成形质量的重要环节,轧辊通油调温的方式能很好保证轧辊表面温度均匀性,这对提高板带整板成形质量具有重要的作用。但由于轧辊自身导热系数限制,表面温度针对内部油温变化的响应存在明显的时滞性。在前期镁合金专用轧辊设计及实验室应用基础上,主要通过获得通油轧辊在不同冷却方式和不同冷却油流量下的辊面温度变化规律,为镁合金轧制过程中的轧辊恒温控制提供理论基础。研究结果表明：在不同工况下辊面温度沿轴向分布的趋势相同,表现为从操作侧到传动侧温度递减的显著特征。在获得辊面温降时滞性变化趋势的基础上,利用非线性拟合手段建立了镁合金专用轧辊冷却时滞性量化模型,模型表明辊面温降滞后时间与辊面温度呈二次函数关系。