四辊轧机弹性变形解析模型的研究

在四辊轧机的轧制过程中,现有的辊缝形状解析模型不能直接应用于板凸度的在线控制.针对轧制过程中轧辊的弹性变形和轧辊与轧件间的相互作用,通过对四辊轧机辊系变形和具体的受力状况分析,从理论上推导了直观的辊缝形状函数,明确了它与相关因素的对应关系.为了验证模型的准确性,采用该模型对某"1 4"铝热连轧机的精轧末机架的出口板凸度进行了理论计算.与在线所测得数据进行比较,表明该模型计算结果精度高,误差在15 %以内.     

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。     

轧辊凸度变化对中厚板辊缝设定的影响

 根据影响函数法计算轧辊凸度对辊缝设定的影响,当保持工作辊和支承辊凸度不变,则轧制力与辊系弹性变形呈线性关系,工作辊和支承辊凸度的变化对直线的斜率几乎没有影响。并基于不同条件的计算结果,回归出轧辊凸度变化对辊缝设定影响的计算模型。最后对传统轧机弹跳模型进行改造,提出新的轧机弹跳模型。实际应用表明该修正模型能够有效提高轧件厚度预测精度。     

弹性辊轧制过程的有限元仿真分析

为了得到轧制过程中轧辊及轧件的应力及变形情况分布,采用有限元软件Ls-dyna,通过三维弹塑性有限元方法,在工作辊与支撵辊均为弹性辊的情况下,对轧件精轧道次平辊轧制过程进行了仿真分析.详细介绍了有限元模型的建立,材料参数、边界条件及载荷的定义.仿真分析结果表明,轧制过程中接触弧内轧辊表面受到三向压应力作用;得出了工作辊的挠度曲线;支撑辊XY面剪应力呈现交变现象;同时分析了轧件的变形情况以及宽展曲线等.     

CVC热连轧精轧机组的横移设定与板凸度计算

建立了辊系弹性变形,工作辊热凸度,工作辊和支撑辊的磨损,板凸度调整和工作辊横移设定以及负荷分配模型,并在这些计算模型的基础上,根据来料板坯的原始凸度值和轧后板带的目标凸度值,开发了可以设定热连轧精轧机组的CVC工作辊横移量,同时计算各机架轧后板凸度,轧制力分布等参数的软件,采用所开发的软件对实际现场数据进行离线模拟计算,结果与现场数据符合较好。     

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。     

精轧F7机架采用平辊实现自由程序轧制的研究

通过现场实验的方法证明了国内某钢厂2050mm热轧机组精轧F7工作辊由CVC改为平辊，（目的是实施自由程序轧制）单靠现有弯辊能力对板凸度控制的不足，并提出采用大凸度支承辊提高板凸度控制能力的方案。最后采用刚塑性有限元（R.P.FEM）与影响函数法相结合的耦合计算方法分析带钢和轧辊的变形，通过计算给出支承辊的最佳凸度范围。     

七机架热连轧机组板形综合控制技术

针对七机架热连轧机组机架数量多,轧制工艺复杂,各机架控制能力得不到充分发挥而造成轧件板形出现中浪、边浪以及复合浪等问题,充分考虑七机架热连轧机组设备结构特点,同时结合轧制工艺条件,采用相对长度差法来表示轧件板形值,并以轧机有载辊缝为桥梁,根据辊系弹性变形模型与金属变形模型的耦合关系进行求解,建立热连轧机组板形预报模型。根据工作辊弯辊力和窜辊量对轧件板形可快速调整的特点,结合现场实际生产情况,确定工作辊弯辊力和窜辊量的研究范围,通过板形预报模型定量分析不同工作辊弯辊力和窜辊量情况下轧机有载辊缝凸度和轧件板形的变化过程,得到轧件板形的调控域,在此基础上提出板形综合控制策略。同时为了保证轧件凸度要求和避免轧辊过度磨损,提出各机架轧件出口厚度精度和辊间压力均匀度约束条件,并以各机架轧件板形波动最小为目标函数,对工作辊弯辊力与窜辊量进行综合优化,开发出适合热连轧机组板形综合控制技术。将该技术应用到某2 050热连轧机组生产实践,结果表明,典型规格产品在工作辊弯辊力和窜辊量优化后,轧件在热连轧过程中板形质量明显改善,轧件出口板形由10.5 I改善到4.8 I,现场应用效果良好。     

轧辊温度场及轴向热凸度有限元计算

采用大型有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对四辊轧机工作辊的温度场进行了模拟,在模拟过程中,考虑了轧辊和轧件间的瞬态热接触和对流边界,动态分析了热轧时工作辊的升温过程,预测了工作辊的瞬态温度分布,并将所得的温度分布用于热凸度的近似计算中,其计算结果与献结果相吻合。     

板带轧制过程多参数耦合模拟系统的开发

考虑轧件和辊系间的接触力与变形协调关系，采用一种选代的方案，开发了一个分析三维板带轧制过程的计算机模型。它耦合了计算轧件变形的三维刚塑性有限元法，计算辊系变形的影响函数法和弹性有限元法。该系统可用来精确预报轧制压力横向分布，前后张力横向分布，金属横向流动，以及轧后板带的横向板厚分布，包括板凸度和边部减薄等，并且具有较高的计算效率。     

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.     

板坯稳态立轧时的三维刚塑性有限元模拟

采用全三维刚塑性有限元法对室温下的铝板和不同温度下的２Ｓ－Ａｌ板平辊立轧稳定变形过程进行了解析（轧件断面形状的计算结果与实验值吻合较好），并分析了立轧过程中轧件金属质点的流动趋势。同时证实了轧辊速度对轧件断面形状几乎没有影响的重要现象。     

中厚板轧机弹跳模型的数值分析和应用

针对普通4辊中厚板轧机将辊系弹性变形分解成3个部分：支撑辊挠曲变形、辊间压扁和工作辊压扁，并利用轧辊弹性变形的数值解法一影响函数法对这3部分变形进行了分析，得出了轧辊半径、轧辊凸度、轧件宽度和轧制力等因素对辊系弹跳的影响规律，并提炼出相应的高精度回归模型。同时对传统轧机弹跳模型进行改造，提出更加完备的轧机弹跳模型。利用该模型可以很方便地计算轧辊辊径、凸度和轧件宽度对轧机弹跳的影响。通过与X射线测厚仪测试结果相比较可知，模型预测误差小于0．12mm，有利于负公差轧制。     

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。     

板带宽度对板凸度的影响

本文在分析四辊轧轧制板带时带宽度对板凸度影响的基础上，采用轧辊弹性变形影响函数法，计算了四辊轧机板带宽度与板凸的相互关系，同时确定出产生最大板凸度的板带度。理论计算值与文献（１）的实测值基本吻合，从而为确定合理的板带宽度提供必要的理论依据。     

工作辊弯辊力对热轧带钢凸度的影响

为了建立高精度的热轧带钢凸度计算数学模型，采用影响函数法开发了四辊轧机热轧带钢凸度影响率计算软件；系统地研究了工作辊弯辊力对带钢凸度的影响规律。得出了工作辊弯辊力影响率基本值和工作辊直径、单位宽度轧制力、压下量对弯辊力影响率修正指数的6次项拟合系数，建立了高精度工作辊弯辊力影响率的计算模型。为优化板形控制参数提供了理论依据。     

冷轧工作辊变形分析

以Bland-Ford-Hill轧制力模型,针对唐钢第一钢轧厂平整分卷机组的四辊平整机,以轧制力与弯辊力为相互影响参数,进行了四辊平整机轧制时工作辊凸度的有限元计算。得到了四辊平整机不同轧制力与弯辊力下的轧辊弯曲变形规律,将工作辊模拟参数与实测板型参数进行了对比,模拟得到的板型凸度与实测凸度变化规律相似,且随着板带宽度的增加,模拟凸度更贴近于实测值。分析结果可为四辊平整机的板型凸度控制提供参考。     

多道次立-平辊轧制立辊孔型对轧件头尾形状影响的有限元分析

 利用显式动力学有限元方法和几何模型更新方法模拟了不同立辊孔型下多道次立 平辊轧制过程,对轧后各道次的轧件头尾形状进行了分析。结果表明：采用平立辊轧制时,轧件影响深度比采用孔型立辊时小,且轧件尾部出现尖角,而采用孔型立辊时未出现;采用孔型辊时,孔型立辊底部导角大小对轧件头尾形状影响较小,且轧件伸长率比采用平立辊时大。同时,平立辊轧制过程头尾情况与用铅实验值吻合较好,说明了本次分析的正确性。     

立辊孔型内倒角半径对轧件变形的影响

采用显式动力学有限元方法,对立辊孔型内倒角半径R为30、50、80、110 mm 4种情况下多道次立-平轧制过程进行了模拟.分析了立辊孔型内倒角半径对轧件切头尾量、轧件稳定段轧件边部变形程度的影响.研究发现:既定条件下,第1道次立-平轧制过程中,随内倒角半径的减小头尾不均匀区域长度减少,第2、3道次立-平轧制过程中,随内倒角半径的增加,头尾不均匀变形区域长度道次增加量减少;对比采用R为30 mm的孔型立辊和R为110 mm的孔型立辊轧后轧件的头尾不均匀长度,前者比后者少5.03%;轧件稳定段轧件变形程度随着孔型立辊内倒角半径的增加而减少.     

4100mm宽厚板轧机支承辊辊型曲线优化仿真分析

 辊间接触压力分布是影响宽厚板板形质量和轧辊使用寿命的重要因素,为了获得均匀的辊间压力分布,以4100mm宽厚板四辊轧机为对象,考虑轧件弹塑性变形和辊系弹性变形耦合作用,采用弹塑性热-力耦合非线性有限元方法,数值模拟分析了宽厚板轧制过程的辊间接触压力分布规律,并通过仿真分析,对支承辊辊型及其边部卸载曲线进行了选型和优化改进,获得了以二次曲线为辊凸度和抛物线为辊肩部卸载曲线的辊形,延长了轧辊的使用寿命,改善了宽厚板的板型质量。