冷轧板形平坦度计算方法

 冷连轧生产线多配备有1套或2套板形仪,用于板形的实时反馈控制以及板形质量的监测,各处所用板形仪的规格不尽相同。板形平坦度指标是表征冷轧带钢板形质量的重要参数,由板形控制系统根据板形仪检测结果自动提供,一般以IU(I-Unit)表示。为了更准确地表征带钢板形质量,分析了某冷轧常用板形控制系统中带钢平坦度的计算方法,并考虑板形仪传感器分布不均会对其平坦度计算结果造成的影响,在此基础上提出了利用线性插值构造间距均匀的横向伸长率分布模型的方法,对平坦度计算过程进行了修正,并以实际板形数据进行检验,结果表明修正后的板形平坦度计算方法不再依赖于板形仪传感器的布置方案,使得具有不同板形仪的冷轧生产线的板形质量更具可比性。     

钛带在带钢连续退火炉内张应力横向分布仿真

为了探讨利用现有带钢连续退火线生产冷轧钛带产品,基于ABAQUS仿真平台,针对国内某带钢连续退火炉设备条件,建立钛带在退火炉内弹塑性变形的有限元仿真模型,并开展数值模拟研究。结果表明,炉辊辊形、钛带初始板形缺陷及钛带工艺张力大小是钛带张应力横向分布的主要影响因素;钛带的张应力横向分布不均度在凸度辊、单锥度辊和双锥度辊上依次趋于严重;钛带的初始板形缺陷使其张应力横向分布更不均匀,初始有边浪和中浪的钛带都会出现张应力分布不均匀现象;工艺张力对于钛带张应力横向分布均匀性影响不大。针对钛带张应力横向分布的影响因素及其影响规律的研究结果,对于设计炉辊辊形和确定对来料钛带实际板形的要求都具有参考价值。     

带钢激光平坦度仪检测原理及其系统测试

讨论了激光平坦度仪的两个主要内容 :由激光 线阵 CCD组成的位移测量部分的工作原理和平坦度参数(如相对延伸指数、平坦度指数、非对称指数等 )的表达和计算方法。介绍了平坦度仪的静态标定和平坦度参数测量误差的检测方法 ,检测结果表明 ,研制的平坦度仪可以满足带钢平坦度的在线测量要求。     

薄带材浪形缺陷生成与拉伸矫直过程数值仿真

基于ABAQUS有限元软件建立了薄带材浪形生成与拉伸过程有限元模型,研究了带材在初应变作用下的浪形缺陷生成规律及其在张力拉伸作用下的应力特性及其变形行为,并进一步分析了浪形缺陷拉伸矫直矫平功效的主要影响因素及其影响规律.薄带钢变形过程可分为浪形生缺陷生成、拉伸矫直和弹性回复三个阶段.针对薄钢带弹性后屈曲浪形和铝带弹塑性后屈曲浪形两类典型浪形形式,研究了浪形缺陷在后屈曲和拉伸变形阶段的浪形陡度变化与系统能量变化规律.研究表明:弹性后屈曲浪形在拉伸矫直过程中浪数和浪高均发生变化,而弹塑性后屈曲浪形仅发生浪高的连续变化.弹性后屈曲浪形矫直后的残余应力分布形式与初始应力分布类似,而弹塑性后屈曲浪形的残余应力分布发生显著差异.浪形缺陷的残余陡度随初始浪形陡度增大而增大,随带厚增加而减小,且弹塑性后屈曲浪形缺陷的矫直效果更为显著.     

超宽冷轧机带钢板形特征聚类分析

为准确掌握超宽冷轧机不同宽度带钢的板形特征,以某2180 mm超宽冷轧机1900 mm宽度带钢实测板形数据为研究对象,借鉴‘大数据’的思想,结合数据挖掘领域中聚类分析方法,提出基于网格和密度的板形特征聚类方法,并以此方法对几种典型带钢宽度的大量板形实测数据进行分析,得到不同宽度带钢的板形特征.以分段函数对板形特征进行多项式表达,得到不同宽度带钢的板形特征参数化分析结果.提出的基于网格和密度的板形特征聚类与分析方法,能够快速准确地对大量板形实测数据进行分析,提取出长期生产过程中板形缺陷特征并得到参数化表达,从而为冷连轧机,特别是超宽带钢冷连轧机的辊形改进和控制策略优化提供数据基础.     

Deflection Compensation Model for Flatness Measuring Roll

 In flatness of measurement system, the flatness roll deflection will have the disturbance to the flatness measuring signal. The flatness roller's stress is analyzed and the flatness roll deflection model is obtained by using the influence function method in this paper. The model is computed and gets the corresponding compensating curve. The results indicated that the compensated scheduled flatness is preferably accordant with the online rolling flatness, so the strip with good flatness can be obtained after the compensation     

Numerical Simulation of Continuous Tension Leveling Process of Thin Strip Steel and Its Application

 Cold rolled thin strip steel of high flatness quality undergoes multistage deformation during tension leveling. Thus, the parameters of set up and manipulating are more difficult. With the aid of FE code MSCMARC, the tension leveling process of thin strip steel was numerically simulated. Concentrating on the influence of the roll intermeshes in 2# anti cambering on the distribution and magnitude of residual stresses in leveled strip steel, several experiments were done with the tension leveler based on the results from the simulation. It was found from the simulation that the magnitude of longitudinal residual stresses in the cross section of the leveled strip steel regularly presents obvious interdependence with the roll intermeshes in 2# anti cambering. In addition, there is a steady zone as the longitudinal residual stresses of the surface layers in leveled strip steel vary with the roll intermeshes of 2# anti cambering, which is of importance in the manipulation of tension levelers. It was also found that the distribution of strains and stresses across the width of strip steel is uneven during leveling or after removing the tension loaded upon the strip, from which it was found that 3D simulation could not be replaced by 2D analysis because 2D analysis in this case cannot represent the physical behavior of strip steel deformation during tension leveling.     

电磁加热梁在带钢板形优化中的设计与应用

 在带钢轧制过程中,针对工作辊轴向方向凸度分布不均匀造成轧后带钢内部应力分布不合理,导致带钢局部出现黏结被撕断的问题,根据涡流加热原理,设计了电磁加热梁装置,动态地改变工作辊局部圆周凸度,降低轧后带钢内部的残余应力。该装置与板形控制系统有效结合,使板形测量值更加接近于设定值。经过现场测试和工业验证,该装置有效降低了带钢内部应力分布不合理状况,达到提高板形控制精度、改善带钢板形质量的目的,满足了轧机的精细板形控制要求。     

基于有限元法的拉伸弯曲矫直过程板形控制分析

 板形是带钢质量的重要判定指标,常见的板形缺陷有边浪、中浪、1/4浪等,其实质是残余应力在带宽上的分布不均。拉伸弯曲矫直机通过张力辊组、弯曲辊组和较真辊组的共同作用,使带钢在低于屈服强度的张力作用下发生塑性延伸,从而有效消除浪形缺陷,改善板形,提高带钢质量。然而在拉伸弯曲矫直机的设计和使用过程中,对拉伸弯曲矫直机参数的调整多基于经验,缺少理论指导。为了定量分析拉伸弯曲矫直机参数对浪形缺陷的改善效果,使拉伸弯曲矫直机在实际生产中发挥更好的作用,以某1 450 mm带钢酸洗冷轧生产线上的拉伸弯曲矫直机为研究对象,使用有限元软件ANSYS/LS-DYNA基于三维弹塑性有限元法建立了拉伸弯曲矫直机模型,对拉伸弯曲矫直机矫直过程进行了模拟,分析了张力和插入深度对初始浪形分别为边浪和中浪的带钢矫直后板形的影响规律。结果表明,经过拉伸弯曲矫直的带钢浪形缺陷得到显著改善;插入深度和张力对初始浪形缺陷分别为边浪和中浪的带钢板形的影响规律一致;3个辊组中矫直辊组的插入深度是影响带钢板形的主要因素,随着矫直辊组插入深度增大,带钢矫直后板形由边浪转变为平直,且随着矫直辊插入深度进一步增大,板形又由平直转变为边浪;随着入口张力增大,带钢矫直后板形由边浪转变为中浪。     

以模块为基础的薄带材和箔材平直度控制

薄带材和箔材的平直度或板形控制必然要求一定程度的模型化。这是由于轧钢工艺本身的复杂性所要求的。描述在轧制带卷前到形成良好初始平直度的最佳轧制程序表及在高平直度控制情况下生产带卷的过程中使用的模块。集中讨论在普通4辊铝薄带和箔材轧机上所用的平直度模块。     

冷轧带钢板形测控技术的发展状况和关键问题

 冷轧带钢属于高端精品钢材,板形在线检测与控制是冷轧带钢的高端核心关键技术。自主创新研制板形测控系统是实现中国钢铁工业发展升级、建设钢铁强国的重大需求。目前,板形测控技术市场国外占据优势,国产系统正在代替进口,扩大应用规模,推进技术完善。研制先进的板形测控系统需要解决的关键技术有高精度高质量的板形仪、功能完备强大的控制手段和方法、高精度高速度的数学模型。板形仪主要有接触式和非接触式两大类,接触式板形仪通过测量带钢张力的横向分布反映板形,非接触式板形仪通过测量带钢浪形反映板形。接触式板形仪可靠耐用精度高,应用广泛,发展趋势为整辊式板形检测辊、无线式信号传输装置、板形数据的精确处理。板形控制数学模型的主要类型,按建模的原理和方法可分为机理模型和智能模型;按模型的性质和作用可分为分析模型和控制模型;按板形的表示方法可分为多点控制模型和分量控制模型。板形控制模型的发展趋势为机理与智能协同建模、动态模拟预报和动态解耦控制、多种手段和方法的协同优化。进一步提高板形测控技术水平需要突破3项关键问题,即整辊式板形仪通道耦合与解耦的机理模型、板形控制的动态模拟和动态解耦模型、板形控制的高精度智能建模方法。     

SI-FLAT板形仪检测原理的流固耦合振动分析

为从力学本质上揭示SI-FLAT非接触式板形仪的检测原理,基于薄板流固耦合振动理论,建立了薄板振幅与残余应力关系的数学模型.在非协调Föppl-von Kármán方程组的平衡方程中引入惯性项与流体压强项,利用气动载荷在时间上的周期性将流体速度函数、流体压强函数、薄板挠度函数和薄板应力势函数的时间变量分离出来,得到描述SI-FLAT板形仪稳定工作状态的偏微分方程组.进一步利用分离变量法求解该方程组,最终建立起薄板振幅与残余应力的数学关系.同时结合实测残余应力数据,利用Siemens提出的振幅-残余应力模型反算得到实际薄板振幅分布,并将其与流固耦合振动模型计算的振幅进行对比,验证了提出的数学模型的可靠性.进一步利用流固耦合振动模型分析了气泵进风口流体速度、检测距离和激振频率对振幅的影响,为SI-FLAT板形仪科学合理的利用提供了理论依据.     

Research and Application of Dynamic Substitution Control of Actuators in Flatness Control of Cold Rolling Mill

The work roll bending control has a strong ability to eliminate the symmetrical flatness defects of strip. However, if the incoming strip is coming with severe symmetrical flatness defects, it happens that the position limit of work roll bending is prone to be reached or exceeded during the execution of the displacement, resulting in the residual symmetrical flatness defects without further elimination, as well as a limited flatness control process. Abilities of work roll bending and intermediate roll bending / shifting for flatness control have been analyzed based on the actuator efficiencies for the purpose of solving the problem of work roll bending control reaching threshold. Meanwhile, a self‐learning determination model of actuator efficiency factors, which can be utilized to determine the actuator efficiency factors online accurately, was developed from the measurement data extracted from the rolling mill. Models of intermediate roll bending and intermediate roll shifting substitution control in case of work roll bending control over‐limitation have been developed, in accordance with the practical conditions and the degree of work roll bending over‐limitation. Applications show that the substitution control can play an important role in the residual symmetrical flatness deviation control, which should have been removed completely by the work roll bending control.     

非对称板形对连续退火炉内带钢跑偏的影响

 带有非对称板形缺陷的冷轧带钢在连续退火炉内运行时极易出现跑偏现象,尤其是单边浪的影响更为明显。为评价板形缺陷的非对称性,提出了板形不对称度评价指标,并通过对实际跑偏数据与不对称度的对比分析,发现当某段带钢的板形不对称度平均值超过0.5时,带钢极易跑偏,据此制定了连续退火生产线来料板形控制标准,实际应用后,因板形缺陷问题导致的连续退火炉内带钢跑偏断带事故次数由每年8次降至3次。     

热轧带钢尾部“伪板形不良”问题研究

 热轧带钢头部与尾部处于非稳态轧制区,容易出现各种尺寸形状质量缺陷。在轧制软薄料时,带钢尾部经常出现一种外观与中间浪类似的“伪板形不良”,但其产生机理与板形不良完全不同,因此常规的板形控制手段无法解决该问题。为此,首先对该问题的产生机理进行了分析,发现这一现象的原因是抛钢一瞬间张力消失引起的突然收缩。根据上述机理,对抛钢前F8机架与卷取机的速度匹配关系进行了优化设定,使带钢尾部的“伪板形不良”问题得到极大改善,还避免了带钢表面与辊道之间的擦伤与划伤。     

热轧带钢激光平坦度仪的研究与设计

介绍了用于热轧带钢板形检测的激光平坦度仪工作原理，开发了平坦度在线连续测量仪及其系统软件。系统采用激光器和线阵CCD组成的位移测量装置，同时测量带钢操作侧、中心和传动侧的带钢纤维长度，得到平坦度和非对称度信息。仪器投入运行后，取得了满意的测量效果。     

变包角板形测量值计算模型

在变包角板形测量系统中,无辊环式板形辊上的传感器受力状态与包角大小有直接关系。为了得到准确的板形测量值,通过研究分析接触式无辊环板形辊的板形检测原理以及传感器在带钢张力作用下的受力状态,结合某冷轧生产线的设备安装条件,推导出了实时变包角情况下板形测量值的表达式。经现场应用表明,该模型完全适用于无辊环式板形辊的变包角板形测量系统,提高了冷轧带钢板形控制的精度,为冷轧板带生产实现精确的板形控制提供了条件。     

Manufacturing residual stresses during the production of zirconium sheets

The experimental-and-theoretical method of determining residual stresses in strip metal wares made of zirconium alloys, which manifest the transversal-isotropic properties after cold rolling, is investigated. The results show that considerable transverse and longitudinal residual stresses appear on the strip surface. The character of their distribution agrees qualitatively with the known regularities of the distribution of these quantities during rolling.     

轧制带材内部残余应力对板形的影响

详细分析轧制过程中带材内部残余应力产生的原因,以及由残余应力造成的板形缺陷。     

热轧带钢的断面和平度控制

本文指出影响平度的本质是带钢全宽各点的单元延伸差,阐明凸度和平度的关系;热轧板形和冷轧板形的关系。总结了各种平度测量方法和原理,介绍了各种平度仪的结构及有关的数学关系式。本文还介绍了该领域世界发展的最新情况,作者对该领域的发展提出了基本意见。