冷连轧机边降控制窜辊数学模型研究

 针对某冷连轧机边降控制存在的问题,采用显示动力学有限元方法建立了四辊轧机辊系与轧件一体化有限元仿真模型,分析了影响带钢边降的主要因素带钢厚度和带钢变形抗力对带钢边降的影响。基于边降控制机理和自主设计的EDW边降控制工作辊辊形特点,用边降控制等效面积法建立了冷连轧机边降控制窜辊数学模型,通过有限元仿真数据分析和工业轧制试验确定了模型参数。1700四辊冷连轧机应用本窜辊模型投入自主研制的EDW边降控制工作辊和配套的VCR变接触支持辊,取得了电工钢板边降平均值≤7 μm的比率达到98.22%且同板差≤10 μm的比率达到97.25%的显著生产实绩。     

UCM冷连轧机边降控制工作辊辊形优化

国内大量应用的1 700 mm以下的UCM冷连轧机组不具备工作辊窜辊功能,只能依靠工作辊边部辊形设计对硅钢板带进行边降控制。提出了针对UCM冷连轧机的工作辊端部辊形设计方法,在大幅提高边降控制能力的同时,通过边部保护段的设计有效减少断带风险。辊形曲线有利于轧辊磨削,避免轧辊表面质量对带钢表面造成影响。充分利用工作辊与中间辊弯辊的板形调控特性,使用高效实用的弯辊力组合板形控制方法,对轧制过程中产生的二次和四次板形缺陷实施快速精确的控制,在控制硅钢边降的同时很好地抑制板形问题,具有重要的研究价值与推广前景。     

UCM轧机工作辊辊形设计及应用

 UCM轧机采用传统倒角工作辊生产硅钢时,易出现带钢边部拉紧断带问题,影响生产节奏。为解决该问题,自主设计EDC防断带工作辊辊形,通过反圆弧设计减小边部倒角变化率,均匀化带钢边部应力,保证轧机边降控制水平不降低前提下提高生产稳定性。EDC工作辊辊形曲线呈两侧对称分布,单侧包括中间平辊段、防断带控制段和跑偏控制段。由于UCM轧机不具备工作辊窜辊功能,根据产品宽度分布规律划分多个宽度区间,设计多套辊形适应不同宽度区间的轧制。采用数值模拟技术建立带钢轧制三维弹塑性有限元模型,模拟分析了传统倒角工作辊与EDC工作辊辊形的带钢边部应力情况及边降控制效果,结果表明,EDC工作辊辊形对应带钢边部应力明显减小。在相同弯辊力条件下,EDC工作辊辊形对边降改善效果更为明显,在不施加弯辊力情况下,传统倒角工作辊对应带钢边降量为15 μm,EDC工作辊辊形对应带钢边降量为8 μm,边降控制效果优于传统倒角工作辊。辊形参数编写到Python软件实现曲线参数高效自动化求解,能够根据现场辊形使用情况及产品边降需求调整辊形参数大小,具有一定灵活性。将EDC工作辊辊形曲线应用于某1 420UCM酸连轧机组调试,现场板形正常,生产稳定,同板差不超过7 μm达标率由单圆弧辊形32%提升至56%,增幅达到75%,效果提升显著。同时,机组断带率由0.1%控制到0.02%以下。     

单锥度辊冷连轧机的板形调控特性

 为了拓展宽幅硅钢等对边降有特殊要求的高端产品的规格,提升某1700mm冷连轧机组的带钢边降控制功能,克服生产中存在的单锥度辊窜辊行程小、窜辊功能使用不充分、边降波动明显等问题,对单锥度工作辊辊形及边降控制窜辊策略进行了研究,提出了单锥度辊边降控制段的设计方法。运用ANASYS 9.0建立了单锥度辊轧机三维有限元仿真模型,分析了轧机的板形控制特性。采用影响系数法,建立了冷连轧静态综合分析数学模型,研究了来料厚度波动和来料硬度波动对冷连轧机生产产生的影响。通过分析可以看出：单锥度辊轧机通过工作辊窜辊可增强其辊缝横向刚度,提高了轧机克服来料波动能力和轧制的稳定性。现场轧制试验表明：采用该单锥度辊及窜辊策略,带钢边降由14.9μm下降至7.5μm,边降波动被控制在±5μm范围内,边降波动得到了一定的抑制。     

基于动态有限元的多规格冷轧电工钢边降控制技术研究

边降是电工钢产品生产过程中重点关注的一项指标,其控制好坏决定了产品的同板差。本文以涟钢1720mm UCM冷连轧机组作为研究对象,针对目前UCM轧机对控制电工钢边降存在的问题,利用ABAQUS有限元软件建立UCM轧机辊系与轧件一体化动态仿真模型进行理论验证,提出电工钢边降辊形控制技术。通过进行现场实验,电工钢同板差取得均值小于8μm的显著成绩,边降得到有效控制。     

四辊六辊冷连轧机边降控制技术

针对冷连轧机带钢边降板形控制问题,建立了四辊和六辊轧机的辊系三维有限元模型,从辊系的受力和变形角度出发,分析了产生带钢边降的原因及其组成。研究分析厚度、压下率和变形抗力等因素对带钢边降的影响。通过在四辊冷连轧机上采用单锥度辊和VCR支持辊的辊型配置进行边降控制,可以有效降低带钢边降,减小带钢凸度,满足对带钢质量的要求,并可以降低轧机为控制边降而新建和改造的投资成本。     

UCM轧机横向厚差控制技术

以某厂镀锡板五机架冷连轧UCM轧机为研究对象,采用abaqus有限元仿真软件建立了六辊轧机辊系与轧件一体化有限元模型。在分析该冷连轧机组带钢横向厚差控制功能的基础上,研制了新的中间辊端部辊形,并配合中间辊窜辊位置来拓展该机组横向厚差的控制能力。生产应用实践表明,新中间辊端部辊形取得了良好的使用效果,超厚规格(h1.0 mm)横向厚差(凸度)由原来平均42.3μm降至平均25.2μm,创造了较大的经济效益。     

六辊精密冷连轧机带钢截面和边缘降调控性能研究

带钢截面和边缘降调控功效研究是板形控制技术的核心之一,也是冷连轧机板形自动控制系统模型的主要设计依据.以六辊精密冷连轧机为例,提出了包含各项影响因素和调控手段的冷连轧机截面和边缘降控制方程;通过有限元仿真计算得到了弯辊和窜辊等调节手段下的板形调控性能参数,其结果对冷连轧机辊形设计、弯辊窜辊工艺规程的制定,特别是对带钢截面、边缘降闭环自动控制系统的实现,具有重要的参考价值.     

六辊UCM可逆冷轧机带钢断面形状精细控制技术

针对六辊UCM可逆冷轧机的断面形状控制问题,首先通过模拟计算揭示冷轧带钢的变形机理,分析中间辊窜辊、工作辊弯辊、中间辊弯辊3种调控手段对带钢断面形状与平直度的控制效果,指出3种调控手段的局限性;然后分析了工作辊辊型对带钢断面形状与平直度的控制效果,得到辊型设计的基本原则;进而提出一套适用于UCM可逆冷轧机的"辊型精细优化+目标平直度调整"的断面形状控制技术方案,最终提高了冷轧边缘降控制效果。将上述技术方案应用于3套1 420 mm UCM可逆冷轧机,硅钢横向同板差显著减小,为同类轧机断面形状控制提供了有益参考。     

宽带钢冷轧机辊系纵向刚度特性对比

针对目前广泛使用的CVC和HC两种主要轧机机型,利用大型有限元软件ANSYS 9.0建立了三维辊系有限元模型,分析了不同机型的四辊和六辊轧机在不同窜辊、弯辊工况下的轧制力纵向刚度和弯辊力纵向刚度的变化情况.在相同工况下的四辊轧机的轧制力纵向刚度要大于六辊轧机.中间辊窜辊或工作辊窜辊对HC轧机的轧制力纵向刚度和弯辊力纵向刚度的影响要大于CVC轧机.      

2180 mm超宽六辊CVC冷轧机SMS-EDC边降控制特性

为了提升某2 180 mm超宽冷连轧机的综合板形控制功能,特别是边降控制功能,建立了针对SMS-EDC工作辊柔性区的力学模型,分析并计算了工作辊柔性区的端部结构及其主要参数。通过使用大型有限元软件ANSYS15.0建立了辊系三维有限元仿真模型,针对SMS-EDC工作辊分析计算了不同的工作辊柔性区长度和柔性区内径等结构参数、不同的弯辊力和窜辊量等工艺条件下的轧机辊缝中心凸度、边部减薄量等的影响系数。最后推导给出了边降反馈控制中的工作辊窜辊量和弯辊力补偿的计算公式。上述研究为2 180 mm超宽冷轧机边降控制手段的现场实施应用提供了一定的理论参考。     

基于刚度特性分析的UCM冷轧机板形板厚综合设定模型

 针对六辊UCM冷轧机,利用大型非线性有限元软件MSC.Marc建立仿真模型,并利用该模型系统计算了板形板厚综合设定模型中所需的轧制力、工作辊弯辊力、中间辊弯辊力的横、纵向刚度,分析了中间辊横移对轧制力横、纵向刚度的影响规律。并在轧机刚度分析基础上给出了中间辊横移位置设定模型、弯辊力设定模型和空载辊缝设定模型等,建立了六辊UCM轧机板形板厚综合设定模型和设定策略。采用有限元模型验证了板形板厚综合设定后的板形、板厚均满足目标要求。     

板带冷轧机单锥度辊边降控制窜辊模型的研究

某厂1700冷连轧机改造中外商仅提供了单锥度辊的辊形,缺少配套的窜辊模型。通过深入研究辊形结构和边降控制机理,建立了冷轧机单锥度辊边降控制窜辊模型,分析了模型参数S0和SP的影响因素,推导了数学模型表达式。通过现场试验发现了产品带钢边降增量Δed与ΔSP之间为对数关系,并得到了模型参数。该窜辊模型对于实现冷轧带钢边降的精确控制具有重大价值。     

六辊冷连轧机边降自动控制系统设计及应用

针对国内某无取向硅钢生产现场六辊五机架冷连轧机组工作辊窜辊功能改造,设计了成套边降控制数学模型,形成了完整的边降自动控制系统。系统主要由设定控制系统和在线控制系统两大部分构成。设定控制系统包括预设定、设定、再设定、窜辊插入量自学习、窜辊边降调控功效系数自学习五大部分,在线控制系统包括闭环反馈控制和前馈控制两大部分。该系统是国内第1套完全自主设计开发完成的针对无取向硅钢的边降控制系统,系统测试运行状况稳定,边降稳定在目标值范围内,能很好地满足现场生产的要求。     

2250带钢热轧机板形调控特性的仿真研究

采用有限元方法建立了2250mmCVC热连轧轧机辊系三维弹性变形模型,对影响板形调控特性的各个影响因素如板宽、轧制力、弯辊力、CVC工作辊窜辊等,进行了仿真研究.分析发现:2250mm热连轧机在生产1550mm以上的产品时,不仅轧机的宽度能力可以更好地发挥,对凸度控制也十分有利;计算分析得出了弯辊力影响系数、工作辊窜辊影响系数与轧件宽度之间的关系.     

基于ABAQUS有限元仿真对6辊CVC轧机和6辊UCM轧机板形调控性能的比较

基于ABAQUS有限元分析软件,对铝加工常用的两类6辊冷轧机,6辊CVC轧机和6辊UCM轧机,进行了有限元建模与辊系受力仿真分析;分别就不同工作辊弯辊力、不同中间辊弯辊力、不同中间辊抽动这几种板形调控手段进行不同工况组合计算,比较了两种机型的板形调控性能,为板带轧机的选型和板形控制提供技术支持。     

适用于六辊UCM轧机中间辊侧向横移变凸度的新辊形研发

六辊轧机是目前生产冷轧、箔轧带材常见的机型,主要有UCM及CVC两种类型。针对UCM类型的六辊轧机在轧制较窄宽度和一般宽度带材过程中、通过中间辊时轴向横移板形控制能力较弱的问题,提出了一种中间辊单侧轴向横移变凸度的新辊形,简称SVC(Side Variable Crown)辊形,由此建立普通六辊和SVC辊形六辊的有限元三维仿真模型。通过模型,分析了SVC辊形空载辊缝调节能力,分别比较了在轧制窄宽度和一般宽度带材的两种辊形中间辊轴向横移时的板形调控能力,发现SVC辊形可增强六辊轧机中、窄带材的板形调控能力,增加了轧机的板形调控手段,同时改善辊间接触压力尖峰,可减轻辊间压痕,提高轧辊的使用寿命。     

SmartCrown冷连轧机板形控制新技术改进研究与应用

SmartCrown板形控制新技术在宽带钢冷连轧机首次工业应用中存在SmartCrown工作辊窜辊行程利用不充分、工作辊磨损严重且不均匀等问题.采用ANSYS有限元建立辊系三维有限元模型,分析了辊间压力对磨损辊形的影响.在解析掌握1 700冷连轧机引进的SmartCrown辊形基础上,研究开发出了改进的SmartCrown plus新辊形,经过现场工业试验研究,SmartCrown plus工作辊取得磨削量小,且磨损更均匀化,其辊形自保持性良好的明显效果,现已成功投入1 700大型工业轧机实际应用.     

六辊CVC轧机接触应力与凸度控制的有限元分析

 为了深入研究六辊CVC轧机的带钢凸度控制能力,采用非线性弹塑性有限元法,利用大型非线性有限元软件MSC.Marc建立了六辊CVC轧机轧制过程三维有限元仿真模型。模型将辊系弹性变形与轧件弹塑性变形耦合在一起,进行统一建模与分析。运用该模型分别改变工作辊弯辊力、中间辊弯辊力、中间辊横移量进行有限元模拟,得到了工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊横移对接触应力和带钢凸度控制的影响规律。所建模型与分析结果可为六辊CVC轧机的板形控制研究提供理论数据与参考依据。     

轧辊偏移条件下六辊轧机的板形调控特性

为提高冷轧带钢六辊轧机辊系的稳定性,目前常采用轧辊偏移方法.本文通过ABAQUS有限元软件建立辊系-轧件一体化耦合模型,对不同轧辊偏移辊系进行受力分析,揭示了不同轧辊偏移条件对六辊轧机板形调控特性的影响规律.结果表明,中间辊正向偏移轧制时,工作辊弯辊力对二次凸度调控功效最好,对四次凸度影响较大;在四种偏移方式条件下,中间辊弯辊力在0~300 kN范围内对带钢二、四次凸度调控功效基本相同;中间辊正向偏移轧制时,中间辊弯辊力在300~500 kN范围内对带钢二次凸度调控功效最好;工作辊正向偏移轧制时,中间辊弯辊力对四次凸度影响较大;不同轧辊偏移条件下中间辊窜辊对带钢二次凸度调控趋势基本相同,且负窜辊对二次凸度的调控功效优于正窜辊,工作辊正、反向偏移轧制条件下中间辊窜辊对四次凸度影响较大.