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。     

六辊CVC宽带轧机板形控制特性的计算机模拟

用条元法人析带材的三维塑性变形,用影响系数法分析辊系的弹性变形,将二联立,对1850mm六辊CVC轧机冷轧带材的板形和板凸度控制特性进行了计算机模拟。结果表明,改变CVC轧机中间辊横向位移量、工作辊弯辊力和中间辊变力等手段,对控制板形和板凸度都有很好的效果。     

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.      

CVC六辊轧机

CVC轧辊是曼德斯曼-西马克公司80年代初期发展起来的新技术,最近应用在六辊轧机上,在控制板形方面取得了良好效果。CVC轧辊又称为瓶状轧辊,它可以轴向移动,与HC轧机和UC轧机一样也采用弯辊力控制板形。CVC轧辊在六辊轧机上配置有多种,如工作辊为CVC轧辊,中间辊为CVC轧     

六辊CVC冷轧机凸度控制能力分析及应用

 基于三维有限元建立了六辊CVC辊系模型,该模型耦合了CVC辊形曲线、辊间轧制力分布以及带钢的弹塑性变形和辊系弹性变形,通过迭代计算辊间轧制力及轧辊与轧件的弹塑性变形。通过实际轧制规程数据对比验证了模型的有效性,其模拟计算结果与实际数据的绝对误差在10 μm内,相对误差小于1%。采用该模型研究了板形控制机构如中间辊弯辊、中间辊窜辊和工作辊弯辊对带钢2次凸度和4次凸度的控制规律,并成功消除了生产现场宽薄带钢的边中复合浪缺陷。     

六辊冷连轧机板形前馈控制模型的研究

冷连轧过程中,轧制力波动对板形的影响很大,需要采用弯辊力进行实时的补偿。针对六辊冷连轧机,分别研究了仅用工作辊弯辊和采用工作辊与中间辊弯辊相结合的板形前馈控制模型。实际控制效果表明,这两种板形前馈控制模型都能有效消除轧制力波动对板形产生的不利影响;采用工作辊弯辊的板形前馈控制模型只能控制由于轧制力波动产生的二次板形,而对四次板形几乎不产生影响;而采用工作辊与中间辊弯辊相结合的板形前馈控制模型则对二次和四次板形均具有很强的控制能力。     

冷连轧机ESS辊型板形控制性能分析

以某2 230 mm六辊五机架冷连轧机为研究对象,采用ABAQUS有限元软件平台建立了具有中间辊ESS辊型的三维非线性轧机仿真模型。通过数值模拟,分析了工作辊弯辊、中间辊弯辊和中间辊横移等板形调控手段综合作用下的板形控制域的变化规律。同时,系统研究了不同工作辊弯辊力、中间辊弯辊力和中间辊横移量等参数对带钢二次凸度和四次凸度的调控性能。现场应用结果表明,ESS辊型轧机对带钢板形和横向厚度均具有良好的控制作用。     

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。     

六辊冷连轧机板形前馈控制方法的研究

 本文针对六辊冷连轧机,研究了采用工作辊弯辊的整体补偿板形前馈控制方法和采用工作辊与中间辊弯辊相结合的最优综合补偿板形前馈控制方法。实际控制效果表明,整体补偿板形前馈控制方法只能抑制由于轧制力波动产生的二次板形,而对四次板形几乎不产生影响;最优综合补偿板形前馈控制方法对轧制力波动造成的二次和四次板形均具有很强的控制能力。     

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。     

新型电磁调控轧机弯辊辊型电磁补偿及初始辊缝

 为解决薄带轧制过程中的各类板形问题,以新型电磁调控轧机为研究对象,利用Marc建立三维热-力耦合有限元模型,分析了弯辊和电磁调控轧辊综合作用下弯辊力和轧制力对轧辊辊型状态、板形分布、板坯边部应力、辊间接触应力、承载辊缝形状的影响规律。结果表明,弯辊机制的施加将直接促进电磁调控轧辊的稳定胀形,使电磁调控轧辊胀形凸度得到整体性补偿,并以板形良好为依据,给出新型调控轧机合理的弯辊力施加范围。对比分析了不同弯辊力和轧制力下辊缝函数的变化情况,形成不同的二次、四次凸度,为板形控制及初始辊缝设定提供依据。     

六辊冷连轧机中间辊横移过程辊间接触压力分析

 为了使轧机板形控制性能适应带钢规格材质变化,用于连续轧制高档冷轧薄带钢的六辊冷连轧机大都采取中间辊可横移技术。但是,中间辊横移必定使辊间接触压力分布更不均匀,导致出现接触压力尖峰。在中间辊横移过程中,辊间接触压力和横移阻力都会随横移速度的变化而发生改变,并可能导致辊间接触压力在轧辊端部形成更大的压力尖峰,从而造成轧辊磨损不均匀并缩短轧辊的使用周期。通过建立有限元仿真模型,以仿真模拟获得中间辊横移过程中辊间接触压力的变化规律后,优化设计轧辊辊形,并且提出使用非对称弯辊力的方法,实现了辊间接触压力的分布均匀化,降低了辊间接触压力尖峰值,并延长了轧辊的使用寿命。     

改善辊型降低弯辊力提高工作辊轴承及轧辊使用寿命

论述了四辊可逆板带冷轧机较大的弯辊力对昂贵的轧辊及轧辊轴承使用寿命的影响,通过研究辊系的弹性变形曲线,找出合理辊系凸度曲线来降低弯辊力.     

辊形配置对辊间接触压力与板形调控影响分析

为系统分析不同辊形配置下辊间接触压力分布形式与板形调控特性,以某1 800 mm热轧生产线使用的2种典型辊形配置为研究对象,建立对应的辊系有限元模型,计算不同带钢规格与调控手段下辊间接触压力分布形式,分析得出常规凸度支撑辊对应的辊间接触压力分布形式与CVC工作辊辊形呈现出明显的对应性,且压力分布形式受轧制规格与调控手段的影响明显小于CVC支撑辊。利用接触压力峰值和不均匀度表述辊间接触压力分布特征,将不同规格与调控手段对辊间接触压力分布特征的影响进行量化处理,得到更为具体的不同参量在整个变化范围内对分布特征的整体影响趋势。同时还对2种辊形配置下不同辊间接触压力对轧机板形调控特性影响进行分析,得出CVC支撑辊对应辊形配置的弯辊力与窜辊位置在板形调控能力上均强于常规凸度支撑辊辊形配置,而不同辊形配置对辊缝形状的影响表现出较为明显的差异,引入辊间接触压力边中比得到调控特性与辊间接触压力之间的具体关系,并结合现场的实际生产数据对仿真分析结果进行验证,研究结果可为现场辊形配置与板形调控提供较好的理论基础和生产指导。     

辊形配置对辊间接触压力与板形调控影响分析

为系统分析不同辊形配置下辊间接触压力分布形式与板形调控特性,以某1 800 mm热轧生产线使用的2种典型辊形配置为研究对象,建立对应的辊系有限元模型,计算不同带钢规格与调控手段下辊间接触压力分布形式,分析得出常规凸度支撑辊对应的辊间接触压力分布形式与CVC工作辊辊形呈现出明显的对应性,且压力分布形式受轧制规格与调控手段的影响明显小于CVC支撑辊。利用接触压力峰值和不均匀度表述辊间接触压力分布特征,将不同规格与调控手段对辊间接触压力分布特征的影响进行量化处理,得到更为具体的不同参量在整个变化范围内对分布特征的整体影响趋势。同时还对2种辊形配置下不同辊间接触压力对轧机板形调控特性影响进行分析,得出CVC支撑辊对应辊形配置的弯辊力与窜辊位置在板形调控能力上均强于常规凸度支撑辊辊形配置,而不同辊形配置对辊缝形状的影响表现出较为明显的差异,引入辊间接触压力边中比得到调控特性与辊间接触压力之间的具体关系,并结合现场的实际生产数据对仿真分析结果进行验证,研究结果可为现场辊形配置与板形调控提供较好的理论基础和生产指导。     

马钢CSP热轧PFC板形模型的分析与应用

利用有限元分析软件ANSYS对轧机承载辊缝变形的仿真,分析轧机轧制力、弯辊力及工作辊窜辊对承载辊缝的凸度影响程度,结合现场机架间带钢的浪形,优化二级板形模型设定参数,实现轧机稳定轧制。实践证明,人工修正轧机负荷分配以及CVC轧辊位置,可更好地控制前机架比例凸度,满足后机架间平直度目标的要求,从而提高板凸度的命中率及轧机轧制的稳定性。     

冷轧机工作辊非对称弯辊的板形调控理论研究与应用

为减少冷轧带钢的非对称板形缺陷的产生,设计了工作辊非对称弯辊控制系统.应用影响函数法计算辊系变形,同时考虑辊缝中金属横向流动对带钢出口横向张力分布的影响,通过迭代法计算出工作辊两端施加不同弯辊力后的辊间压力分布、出口厚度横向分布以及出口横向张应力分布.理论分析结果表明,工作辊非对称弯辊可以在一定程度上改善辊间压力分布不均,减轻轧辊磨损和减少轧辊掉皮事故的发生,降低带钢边部的非对称板形缺陷.实际应用结果证明,当倾斜调整量小于10%时,应用工作辊非对称弯辊替代倾斜调整,可以获得更好的板形精度.      

UCMW冷连轧机板形控制系统优化

UCMW冷连轧机是国内大量引进并广泛使用的一种现代化冷连轧机.针对某厂UCMW冷连轧机板形平坦度控制精度不高的问题,系统学习了UCMW冷连轧机板形控制系统.研究发现,原有的弯辊力分配策略只能提供工作辊与中间辊弯辊同向配合,故对于四分之一浪、边中复合浪等复杂浪形无法达到理想的控制效果.在此基础上,提出了根据实测板形缺陷实时调整弯辊力分配比例的控制策略,可在保证二次板形控制精度的同时,最大程度地兼顾控制四次板形.理论研究成果成功应用于实际生产,板形控制精度有了一定程度的提高.     

Effects of roll crossing on the rolling process in four-high mills

Roll crossing can be utilized as a method for profile and flatness control in a rolling mill. The estimation of the profile adjusting range by calculating the elastic roll-gap deflection reveals that roll crossing has a similar effect on the profile as positive bending. Under the assumptions made in the calculations roll crossing is an effective method as profile and crown actuator. Furthermore the effect of roll crossing on the flatness is qualitatively confirmed by rolling trials. Beyond the investigation of the effectiveness of roll crossing as profile and flatness actuator a 3-dimensional finite element simulation of the material flow in the roll gap was done. The results of these simulations, which were confirmed by rolling trials as well, showed that the rolled specimen warps out of the passline due to the crossing of the work rolls whereas the influence of roll crossing on the distribution of local plastomechanical values is negligible. Force components in axial direction are induced by crossing the rolls, which have to be compensated by additional bearings. For the determination of the amount of axial forces rolling trials on a laboratory four-high mill were carried out.