冷轧极薄带钢轧制工艺研究

结合带钢冷轧基本理论,采用多辊轧机对极薄带钢进行轧制试验.讨论了极薄带钢的轧制工艺特点,建立了基于板形良好的极薄带钢冷轧轧制压力模型、张力模型,进一步分析了极薄带钢轧制分区特点.     

极薄带轧制变形区轧辊压扁试验与有限元模拟

 极薄带在轧制及平整过程中,工作辊的弹性压扁对轧制压力的分布有很大影响,传统的轧制力模型已经不再适用。为了在极薄带板形板厚控制过程中得到准确的轧制力,Fleck提出了新的轧辊压扁模型。针对Fleck模型进行试验研究,同时进行有限元模拟分析。试验过程中使用合金工具钢轧辊,轧制不同厚度的轧件,通过显微镜测量变形区各部位的厚度,得到变形区轧辊的近似轮廓形状。试验与有限元模拟结果表明,随着轧件厚度的减小,变形区出现了明显的中性区,但是很难出现Fleck模型中提到的弹性卸载区,因此计算极薄带轧制力时可以忽略中性区内的弹性卸载区以简化轧制力模型。     

莱钢异径异步轧制薄带技术措施的确定及理论分析

异径轧制时变形区长度减少,平均单位轧制压力降低,因而异径异步轧制薄带技术具有降低轧制压力与功率,减少带钢厚度波动,提高产品厚度精度和板形精度等特点。通过原理分析,确定了莱钢Φ５２０ｍｍ热带连轧精轧机轧制１．５～２．０ｍｍ薄规格产品的实验方案。     

冷轧极薄规格带钢羽痕缺陷生成机理与控制

针对双机架平整机生产极薄规格带钢时表面出现的羽痕缺陷生成机理进行了分析。通过研究发现,羽痕生成是由于极薄规格带钢在宽度方向上由轧制力和张力共同作用下出现不均匀变形,该变形产生的分界线在平整过程中出现了不均匀延伸;而在平整过程中由于弯辊和窜辊的预设定参数不合理、单位张力设定偏低、平整过程中弯辊力与轧制力不匹配等因素导致带钢局部延伸偏大,形成了明显的浪形,此浪形若经过平整机辊缝碾压则生成羽痕缺陷。通过将平整机设定张力提高30%、调整板形曲线为1~8 IU的大边浪、依照带钢厚度调整平整机板形预设定参数以及开发轧制力弯辊力跟随控制模型等措施,极薄规格带钢羽痕缺陷带出品由 206降至51 t/月,基板表面质量满足了国内外多家高端用户的要求。     

带钢平整轧制过程中板形缺陷的遗传和演变规律

应用ABAQUS有限元软件对平整轧制过程进行三维弹塑性建模及仿真研究,通过温度场模拟入口带钢的初始板形缺陷,利用刚性工作辊的辊形变化综合表达各板形控制手段对承载辊缝形状的调控功效.基于以上力学模型,针对具有初始板形缺陷的带钢,仿真研究平整轧制后带钢的板形缺陷及其与初始板形缺陷及平整工艺条件的关系,揭示带钢平整轧制过程中板形缺陷的遗传与演变的规律.仿真计算结果表明,承载辊缝形状是决定带钢板形缺陷遗传和演变的最主要因素,轧前带钢的初始板形缺陷的程度,即最大纵向延伸差的大小,对平整后带钢的板形缺陷仅有一定程度的遗传性影响.     

板形控制与热轧带钢自由规程轧制

板形是热轧带钢的重要质量指标,自由规程轧制是钢热轧中实现柔性生产组织和最高生产效率的必由之路,热轧工作辊表面严重不均匀磨损,导致承载辊缝形状畸变和“批量同宽轧制”或“大逆宽轧制”时带钢板形失控,进而制约了自由规程轧制问题本质上是板形控制问题,为了实现自由规程轧制而减少磨损量,均匀化磨损分布或开发特殊的板形控制技术。     

半无头轧制薄规格带钢的组织性能与板形

 介绍了半无头轧制飞剪的工作状态分析与控制、半无头轧制与辊缝润滑的联合应用等关键设备与技术分析,以及半无头轧制对薄规格及超薄规格产品组织性能和板带出口厚度偏差、板凸度及楔形度等板形质量的影响。结果表明：半无头轧制超长带钢的组织性能具有高的均匀性和稳定性,在保证超长带钢板厚精度和板形质量以及扩大薄带钢规格范围方面,半无头轧制比常规短坯轧制具有明显的优势。同时指出,半无头轧制薄规格产品在“以热代冷”方面应用广泛。     

热轧宽带钢厚度及轧制力横向分布的研究

 板形是板带几何尺寸的一个重要指标,忽略横向变形的二维轧制理论已不能满足板形精度要求,掌握金属三维变形规律,建立各因素与出口带钢厚度分布之间的关系,可准确地进行板形设定。基于理论基础,应用影响函数法实现辊系变形计算,三维差分法求解轧件塑性变形,辊系变形向轧件变形提供出口厚度分布,轧件变形向辊系变形提供轧制力横向分布,两者相互迭代求得厚度分布结果。结合现场实际,验证了模型的准确性,为在线计算出口辊缝提供了思路和依据。     

冷轧目标板形设定技术的研究与应用

针对冷轧机经常出现的带头带尾板形不良的问题,介绍了一种目标板形动态设定技术,根据轧制过程中轧制力变化和轧制速度变化情况,并考虑带钢边部覆盖率和出口厚度等工艺参数,对目标板形进行动态设定,以改善带头带尾板形并减少断带率。该技术在单机架可逆轧机上已成功应用,改善了带钢头尾边部板形质量,减少了断带率并提高了机组产能,应用效果显著。     

1.0 mm极薄规格热轧带钢生产实践

针对鞍钢1580热轧产线的工艺、装备特点进行分析,确定了1.0 mm极薄规格带钢生产的难点和控制点。为了保证极薄规格带钢的轧制稳定性,通过优化加热工艺与轧制工艺,制定了详细的生产方案,成功生产出了1.0 mm厚度规格的热轧带钢,其尺寸精度、板形指标、力学性能等均符合标准要求。     

薄带材轧制的最小可轧厚度理论及数值模拟

 智能制造、电子通信等行业向微型化、集成化方向发展要求不断提升精密轧制带材产品质量,提高厚度精度控制是其中关键组成部分,因此,精密带材轧制过程接触变形区理论研究有着极其重要的意义。以Stone轧制力模型为代表的传统薄带材冷轧理论假设轧辊在接触变形区内保持圆弧状轮廓,利用Hitchcock公式求解接触弧长进而求得平均单位压力,并在此基础上建立了Stone最小可轧厚度理论。在试验及实际生产中很多学者发现有时Stone轧制力计算值与实际值相差甚远,这是由于某些轧制工况下接触变形区内存在中性区,轧辊圆弧状假设不再适用。中性区的存在使轧制力剧烈增大而带材金属延伸变形增加甚微,即轧制难度增大、轧制效率降低。通过对不同厚度薄带材轧制过程进行有限元分析,得到了不同道次压下率下接触变形区轮廓与接触压力分布的变化规律,带材初始厚度越小或道次压下率越大,接触变形区内中性区所占比例越大,接触压力分布趋于椭圆形分布;基于Stone轧制力公式建立了考虑轧制效率的薄带材最小可轧厚度模型,对于一定初始厚度与Stone最小可轧厚度比值,根据轧制工艺参数可计算接触变形区内恰好不存在中性区时的临界道次压下率,以此临界道次压下率为依据可确定高效轧制厚度范围及Stone轧制力模型的适用条件,为精密薄带材轧制生产过程提供理论指导。     

模拟热轧板带三维变形的条层法及仿真实例

提出一种模拟板带轧制过程三维变形的新的数值方法———条层法。首先沿高向将变形区均匀地划分为若干层 ,然后再沿着金属的流动轨迹将变形区内的每层带材划分为若干流线条元 ,为了方便分析和计算 ,又将流线条元映射为矩形条元。横向位移的纵向分布被构造为四次曲线 ,横向分布用三次样条插值函数表示 ,高向分布用二次曲线拟合。根据塑性力学流动理论 ,分析推导了变形区三维变形和应力的数学模型。与本文作者曾经提出的流线条元法相比 ,考虑了应力与变形沿高向的不均匀分布 ,实现了精确的三维分析和计算。关于热带钢连轧和厚板轧制的仿真实例表明 ,提出的方法和模型符合实际 ,为板带轧制过程的三维力学仿真提供了一个新的实用工程数值方法。     

串列式冷连轧机轧制力模型研究

在分析冷连轧机轧制力模型各种影响因素的基础上，通过理论推导结合现场试验建立了新的轧制力模型。该模型于2004年9月份在攀钢冷轧厂进行了现场检验，表明精度高，应用效果良好，对冷轧薄板板型控制和轧制规程的优化有重要作用。     

双辊铸轧薄带钢铸轧力计算公式及控制模型

在经典轧制理论和现代连铸理论相结合的基础上,推导出了铸轧力计算公式,并建立了一个非线性状态空间模型,描述双辊结晶器内的金属凝固和塑性变形.此模型可以作为双辊铸轧薄带钢过程铸轧力的实时在线控制模型.     

2050mm热轧线尾部抛钢模型控制开发运用

尾部抛钢是一个快速复杂的过程,从带钢尾部众多影响因素中,找到了改善方法,分析出依轧机本身轧制力偏差自动调平的可行性,并开发了尾部轧辊自动调平功能及相关模型。控制模型从研究两侧轧制力偏差入手,出发点是根据在精轧机抛钢的一瞬间,判断带钢的“游动”趋向,对轧辊辊缝进行自动调平处理。2050mm热轧产线上开发及运用依轧制力自动调平取得成功,在〈2．0mm薄板产量大幅增加情况下,轧破事故辊发生量减少了50％。     

横向不均匀润滑轧制理论

针对轧辊轴向不均匀磨损及由此带来的板形控制问题,建立了三维弹塑性动态辊系模型,分析了辊件间接触状态及其与轧辊轴向磨损分布间的关系,并由此提出了横向不均匀润滑轧制理论.仿真结果表明,通过改变辊件间横向摩擦因数分布,在保证带钢质量的前提下,实现了辊件间接触压力及摩擦力分布的均匀化,从理论上验证了横向不均匀润滑在改善辊件间接触状态方面起到的积极作用.最后,对横向不均匀润滑轧制理论的可行性进行了分析.     

带钢冷连轧厚头轧制过程控制应用研究

对鞍钢1450 mm冷连轧机的厚头轧制过程进行了研究,并开发出相应的控制模型。应用生产数据表明,此带钢冷连轧厚头轧制过程控制方法有效地解决了极限厚度带钢的穿带起车和头尾超差严重的问题。     

双辊铸轧薄带钢过程铸轧力计算的数学模型

 在双辊铸轧薄带钢过程中,铸轧力的控制是铸轧过程稳定进行和提高薄带质量的关键。为了控制铸轧力,必须建立铸轧力控制数学模型。基于经典轧制理论,采用工程法推导出铸轧过程中熔池区域微元体静力平衡微分方程,根据凝固终点位置即可给出铸轧过程中单位压力分布,进而给出铸轧力计算的数学模型,为铸轧力的在线控制奠定了基础。     

型钢生产中轧制压力模型的研究

针对型钢生产中轧制压力计算存在的难点,在板带轧制理论基础上,通过引入考虑三维的、不均匀变形的应力状态因子,并根据现场轧制压力产测值的回归分析,建立了型钢轧制压力统计模型。     

异径轧制低碳钢的力学性能参数与粗糙度实验研究

通过一系列薄带异步轧制的实验，给出了压下率、轧制速度、轧件宽度及润滑条件等参数对轧制力和轧制力矩的影响．轧制力和轧制力矩随着轧件压下率、轧件宽度的增加而增加；轧制速度增加时，轧制力和轧制力矩降低；在轧件涂抹润滑剂的轧制条件下，轧制力和轧制力矩也降低．轧制完成后，薄带的表面粗糙度的值减少．同时也探讨了异径轧制过程中轧件表面的粗糙度的演变．