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。     

非对称条件下板材轧制压力分布的计算

针对轧件来料横向厚度分布左右不对称时造成轧制压力横向分布不均匀的情况,引入非对称函数以拟合轧件入口、出口横向厚度分布规律,通过变分法推导出非对称条件下板材出口横向位移模型;借助条元法和全辊系弹性变形模型,进行迭代计算,得到非对称条件下板材轧制压力的分布。根据某厂四辊铝带连轧机实际轧制的情况,针对平直件、凸形件和楔形件三种典型的板材来料情形,通过仿真结果,讨论了板厚、板凸度和横向板厚差对轧制力横向分布的影响。     

板宽对4辊CVC热轧机板形控制能力的影响

采用流面条元法分析带材的三维塑性变形，影响系数法分析辊系的弹性变形，并将二者耦合，建立了4辊轧机板形和板凸度的分析计算模型，并针对板宽对4辊CVC热带钢轧机板形控制能力的影响进行了仿真研究。仿真结果表明，随着板宽的增加，出口板凸度先增大后减小，辊缝变得越来越平缓；单位宽度辊间压力增大，且沿横向的变化比较均匀；板带的宽展减小。对热带钢轧制，乃至厚板轧制具有重要的意义。     

四辊平整机辊系与带材耦合变形有限元分析

 采用大变形弹塑性有限元法将辊系弹性变形与带材弹塑性变形耦合在一起建立四辊平整机三维模型。研究了不同宽度和厚度下工作辊弯辊力对辊系变形、辊缝形状及轧件出口厚度的影响规律。计算结果对平整机设备设计和生产工艺制定具有实际参考价值。所建模型也为轧制过程离线分析提供了一种有力的手段。     

冷轧过程中带钢横向变形的研究

在板带钢冷轧过程中,带钢在产生厚度方向和长度方向的变形的同时也有横向变形产生,带钢横向变形的存在影响了带钢板廓与平坦度问的转化关系.针对带钢轧制过程中金属横向变形对带钢板形的影响问题,通过建立辊系轧件一体化仿真模型对带钢轧制过程中的横向变形分布及其对平坦度影响规律进行了仿真研究,取得了对实际生产有意义的结论.     

热轧扁平材断面轮廓与平直度准稳态弹黏塑性离线模拟

为了预报宽板带在冷、热轧中的金属变形行为,需要借助精确的计算程序,并要考虑轧件变形和辊系变形间的耦合。对于又薄又宽的带材,即大宽厚比轧件,采用商用有限元软件模拟断面形状与平直度,需要耗费大量的计算时间[1,2]。开发了一个专业有限元程序[3-6],用于模拟轧制中轧件的弹黏塑性流动行为[7,8]。该方法基于准稳态理论和全隐式应力更新方法[9-12],考虑了轧件变形和辊系变形间的耦合[13],能够较准确得到轧件断面变化和内部残余应变、应力分布[14-16],据此可进行板带屈曲分析和平直度预报[17],以及轧机的断面形状与平直度调控能力评价[18,19]。所开发的模型基于鲁棒数值算法,计算结果与商用有限元软件模拟结果进行了对比验证,也将与热轧生产数据进行比较。该模型可用于系统深入地研究板形参数,开发冷、热轧带钢的平直度判据。值得一提的是,模型基于弹黏塑性本构关系,并考虑道次间的加工硬化与软化行为,得到了纵向应力、应变和轧制力横向分布。     

热轧轧制压力横向分布规律及预测模型

 轧制压力横向分布规律对快速轧辊轧件一体化模型的建立、轧辊磨损及辊形预测具有重要的意义。为简洁有效地描述轧制压力横向分布,提出了轧制压力横向分布表征指标,即边中比、高次程度、一次非对称度及三次非对称度。通过有限单元法建立了轧件三维弹塑性变形模型,并根据实测数据对模型边界条件进行设置,研究了不同因素影响下的轧制压力横向分布规律。考虑到各生产因素对轧制压力横向分布的影响不完全独立,不易获得函数表达式,以多组工况下有限元仿真结果为基础,建立多生产因素影响下的轧制压力横向分布人工神经网络预测模型,为轧辊轧件一体化快速计算模型的建立奠定了基础。     

20辊轧机辊系弹性变形横向分布的计算

以实测张力分布值为依据，求得２０辊轧机轧制压力沿板宽方向的分布。根据弹性理论，采用迭代算法，求得辊系弹性变形横向分布，并且以出口辊缝为度量，求得板厚横向分布。     

轧件宽展量的研究

本文论述了研究轧件宽展量的意义,在研究变分法求解辊缝中金属横向流动问题的基础上,给出了根据最小能量原理得出的宽展量计算式,考虑了轧后应力分布和各种轧制工艺参数(压下量、接触表面摩擦力、工作辊径、轧件厚度和宽度等)对宽展量的影响。通过初轧坯和带材宽展量的测定,证明计算值和实测值基本符合,适用于各种宽度的轧件,为箱形孔型轧制和板带轧制提供了重要的数据。     

前张力对板形影响的研究——刚塑性有限元法求解变形区中金属三维流动

本文应用刚塑性有限元法中的体积可压缩法,求解了板带轧制过程中的三维流动问题。考虑了轧辊弹性变形、张力的影响和加工硬化,采用滑动摩擦条件,得出了不同前张力、板宽、压下量、辊径时金属横向流动系数值和板形值。研究了前张力的大小和分布对板形的影响效果,建立了板形良好条件下前张力分布公式。给出了横向流动系数的回归计算式。将计算结果与实验结果进行比较,表明这种方法精度较好,适应性较强。收敛问题、缩短计算时间的问题是刚塑性有限元法非常重要也是比较困难的问题,本文提出一个新的速度函数表达式,使程序计算比较稳定,收敛效果较好。通过采用给定变形区外一部分节点速度的方法,节省了计算时间,提高了计算精度。     

Development of simulation system of strip flatness for hot tandem mill

Using three-dimensional rigid-plastic finite element method base on Lagrange multiplier to analyze the deformation of strip,influence function method to calculate the elastic deflection of rolls and three-dimensionalelastic FEM to analyze the flattening deformation between work roll and strip,a coupled model was established with a iteration way.The effect of various kinds flatness control method such as bending force,rolls shift and cross angle and also various kind of influence factors such as friction ...     

基于有限元与神经网络的板形调控功效

 针对冷连轧机组中的6辊CVC轧机,利用大型非线性有限元软件MSC.Marc建立仿真模型,对多种轧制条件下轧件的弹塑性变形和辊系的弹性变形进行了耦合计算,得到了6辊CVC冷轧机工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊横移的板形调控功效离散值。研究了不同轧制工艺参数、轧件参数和轧辊参数对各板形调节机构调控功效的影响规律,并得出相应的板形调控功效系数。以有限元计算结果为样本,利用BP神经网络强大的非线性映射功能,建立了板形调控功效的神经网络计算模型,为板形在线闭环控制模型提供高精度的板形调控功效,解决了有限元计算耗时长,难以满足在线控制要求的问题。     

Three-Dimensional Model for Strip Hot Rolling

Steel stripis widely usedin many fields such asautomobile ,building,transportation and householdappliance ,etc·. Withthei mprovement in productiv-ity and automation of strip processing,the require-ments for crown and flatness of strip have been in-creasingly severe ,and“crown free”steel strips arerequired for some special applications such as for au-tomobile parts andtinplate cans .In order toi mprovethe strip quality , an effective three-di mensionalmodel is needful to further study on the…     

冷轧平整机板形控制特性研究

针对某1500mm四辊冷轧平整机在轧制过程中产生的板形缺陷等问题,通过建立平整机辊系弹性变形有限元模型,对其板形调控特性进行了仿真分析,分析主要包括辊形、带钢宽度、轧制力、弯辊力的变化对辊系变形及辊间接触压力的影响,由仿真结果揭示出了平整机产生板形问题的机理,对指导实际生产具有重要意义。     

A Model Coupling Method for Shape Prediction

 The shape of strip is calculated by iterative method which combines strip plastic deformation model with rolls elastic deformation model through their calculation results, which can be called results coupling method. Because the shape and rolling force distribution are very sensitive to strip thickness transverse distribution′s variation, the iterative course is rather unstable and sometimes convergence cannot be achieved. In addition, the calculating speed of results coupling method is low, which restricts its usable range. To solve the problem, a new model coupling method is developed, which takes the force distribution between rolls, rolling force distribution and strip′s exit transverse displacement distribution as basic unknowns, and integrates strip plastic deformation model and rolls elastic deformation model as a unified linear equations through their internal relation, so the iterative calculation between the strip plastic deformation model and rolls elastic deformation model can be avoided. To prove the effectiveness of the model coupling method, two examples are calculated by results coupling method and model coupling method respectively. The results of front tension stress, back tension stress, strip′s exit gauge, the force between rolls and rolling force distribution calculated by model coupling method coincide very well with results coupling method. However the calculation course of model coupling method is more steady than results coupling method, and its calculating speed is about ten times as much as the maximal speed of results coupling method, which validates its practicability and reliability.     

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。     

Deformation Uniformity of Cold-Rolled Q235 Steel Rebar by FEM in Bending and Rolling Processes

 An analytic model based on ANSYS/LS-DYNA has been developed on the cold rolling process for Q235 steel rebar with 12 mm in diameter. The elastic-plastic finite element method (FEM) and the cold deformation resistance model of Q235 steel were adopted in this model. Deformation uniformity of the final product has been analyzed using this model. The results indicate that the uniformity of the final product is obtained only as the centerline of the bending rolls is vertical to the centerline of the driven roll and parallel to the centerline of the drive roll in the whole rolling process. Besides, the number of the bending rolls must even realize the continuous bending and reverse bending process. Also, the number of the bending rolls must match the deformation degree of the workpiece in the cold rolling process. The validity of this finite element model was verified by the size and distribution of grains from the billet to the rebar in a practical cold rolling process.     

高精度铜带轧机有载辊缝的调控性能分析

利用非线性有限元软件ABAQUS,将高精度铜带轧机辊系及轧件统一考虑建立有限元模型,分别计算了板宽、轧制力、弯辊力、工作辊凸度变化时高精度铜带轧机轧辊的变形,并得出了上述影响因素变化时对有载辊缝凸度的影响规律,分析了板宽对轧制力影响率、弯辊影响率及工作辊凸度影响率的影响,得出的规律可为高精度铜带轧机的有载辊缝的调控提供科学的依据。     

六辊轧机辊系变形的有限元分析

建立了六辊轧机辊系变形的有限元模型,分别计算了不同弯辊力、轧辊横移量下辊系的弹性变形,并计算得出有载辊缝的凸度及边降值。分析比较了弯辊力和轧辊横移对板形控制的影响效果,提出的凸度调节制度对现场生产具有指导意义。