冷轧板形测量值计算模型的研究与应用

为了得到准确的板形测量值,通过分析板形辊的结构与板形测量原理,制定板形测量信号的标定及滤波处理方法。为了补偿带钢横向厚差对板形测量的影响,建立轧后带钢横向厚度分布模型,把各个测量段处的带钢厚度引入张应力分布计算模型中,提高了带钢张应力分布计算的精度。根据带钢与板形辊的接触状态设定带钢边部板形测量值的补偿计算模型,用于修正未被带钢边部全部覆盖的传感器所测径向力。针对轧制过程中板形辊上某些传感器会出现故障的情况,制定故障测量段的插值计算方法。给出由各测量段板形测量值向若干个特征点处板形值的转换模型,简化板形控制系统中的数据处理过程。板形测量值计算模型已用于1450冷连轧机的板形控制系统改造中,经现场应用表明,模型具有较高的精度,为冷轧板带生产实现精确的板形控制提供条件。     

连退平整机组带钢过焊缝过程中板形控制技术研究

针对连退平整机组带钢过焊缝过程中板形波动的问题,充分考虑连退平整机组的设备与工艺特点,以中间辊弯辊力对轧制压力进行补偿,以工作辊弯辊力对前后张力进行补偿,建立了板形控制模型。通过理论模型与现场试验相配合,实现了中间辊弯辊力和工作辊弯辊力的动态补偿,最大程度地减少了板形的波动幅度。     

连退过程带材内应力分布规律及其影响因素研究

针对连退过程中带钢的内部应力分布问题,以某1220连退机组为研究对象,充分结合连退机组的设备特征及生产工艺特点,利用MSC.MARC软件建立了一套完整的带钢与炉辊运行系统的有限元模型,对带材连退过程中内部横向压应力的形成机理及其与热瓢曲之间的有机联系进行了系统研究,在利用相关有限元模型与现场实际数据回归的基础上,建立了一套工程上实用的、反映连退过程中带材内横向压应力的分布模型,并将其应用到生产实践,定量分析了炉辊辊型、张力等关键特征参数对带材内部横向压应力分布的影响,为炉辊辊型优化、炉内张力的优化等热瓢曲控制措施的制定提供了较好的理论基础。     

连退机组焊接质量影响模型及其影响因素的研究

针对连退机组焊机焊接带钢过程中焊接参数无法完成优化配置、技术人员无法定量分析焊接质量的问题,考虑连退机组焊机的设备与工艺特点,在分析焊接质量综合影响模型的基础上,选择典型规格带钢,对碾压轮压力、焊机压力、焊接电流、搭接量、焊接速度等影响焊接质量的因素进行了定量分析。通过调整上述因素,使焊接质量综合目标函数值控制在一定范围内,进而获得焊接参数的浮动范围,并根据最优焊接工艺参数进行现场验证,满足了工厂带钢焊接质量需求。同时,将该连退机组焊接质量综合影响模型应用于国内某连退机组焊机实践生产,开发了相应软件,提高了机组的带钢生产效率与成品带钢的焊接质量预报精度。     

连退平整机组高温料延伸率评估方法

针对某连退机组高温料延伸率居高不下、难于控制的情况,分析了延伸率影响因素以及设定意义,建立了一种能结合轧制稳定性、在消除板形缺陷和保证润滑的基础上保证带钢表面质量的延伸率评估方法,进而评估来料和机组参数确定情况下成品带钢的延伸率.该方法在现场机组上线后,将现场延伸率控制在了目标延伸率允许的偏差内,进一步验证了该连退平整...     

冷轧板带立式清洗段跑偏机理及控制策略

分析清洗段带钢跑偏机理,得出影响带钢张力横向分布均匀性及影响最大摩擦系数的因子,通过调整清洗段辊系垂直度和水平度,改造清洗段沉没辊的辊面,优化来料板形目标曲线及控制碱液的排放量,将薄规格带钢清洗段跑偏率从41.53%降低到2%以下,确保生产线能够以正常速度(270 m/min以上)稳定运行。     

连退机组炉内张力优化设定技术

针对连续退火过程中带钢表面的横向条纹问题,经过大量的现场实验与理论研究,结合连退机组的设备与工艺特点,同时兼顾到带钢的稳定性与振动抑制问题,提出一套连续退火炉内张力综合优化技术.通过对炉内张力的优化设定,不但保证了带钢运行过程中的稳定性,而且有效地抑制了带钢的振动,减轻了带钢表面的横向条纹,提高了带钢的表面质量,给企业带来了较大的经济效益.     

薄带钢冷连轧横向厚差控制理论及DI材横向厚差控制技术研究

针对软质、宽幅、薄带钢冷连轧过程横向厚差(凸度和边降两个指标描述)的生成与控制问题,运用ABAQUS有限元软件建立冷连轧过程辊系-轧件一体化仿真模型,定义用以反映冷连轧各个机架对成品带钢横向厚差控制的贡献大小的指标——横向厚差控制权重,深入研究冷连轧过程带钢横向厚差的生成、遗传规律和其中凸度与边降的相互耦合影响,探索研究软质薄带钢冷连轧过程中横向厚差控制策略及针对DI材的横向厚差控制技术。仿真研究发现,冷连轧机的前两个机架具有远高于其他机架的横向厚差控制权重,是连轧机组中最适于也最有效的控制横向厚差的机架;一般地,第1机架的权重大于第2机架,但带钢材质越软、厚度越薄,第2机架的权重越大,尤其对于极薄且软的带钢,第2机架可以具有大于第1机架的权重;冷连轧过程中通过板形调控机构调控横向厚差时,各机架处带钢边降与凸度的耦合程度从第1架到第5架逐步提高。结合仿真分析结果,研究提出针对国内某1420冷连轧机的DI材横向厚差控制的总体策略和系列技术,并在生产试验后投入长期稳定使用,使该机组的DI材横向厚差控制精度合格率从过去的76.25%提高至92.10%。     

冷轧带钢在线板形信号补偿技术及工业应用

综合考虑冷带钢轧机现场实际工况条件,根据板形仪在线板形检测原理、受力条件和几何关系,研究带钢横向温差、带钢卷形、边部覆盖,检测辊包角、挠度、安装几何误差和磨损量等因素对在线板形检测精度的影响,与生产实际相结合,建立一套满足工业应用的在线板形信号综合补偿模型.依托该模型开发的在线板形信号综合补偿技术,成功应用于鞍钢1 250mm六辊冷带钢轧机上,使板形仪在线检测板形信号准确反映冷轧带钢真实板形状况,兼顾后续深加工工艺要求,根据不同轧制条件和产品规格制定动态板形标准曲线,为板形闭环控制提供可靠板形数据,显著提高冷轧带钢产品的板形指标和质量稳定性.总张力计算值与实测值误差在3%以内,板形闭环控制投入后,稳态时板形指标在6I以内.     

四立柱分体式20辊轧机辊系的刚度特性分析

20辊轧机的横向刚度、纵向刚度对板形、板厚的控制非常重要,研究不同状态下轧机的刚度变化规律对板形、板厚综合控制的精度具有十分重要的意义。在三维弹性有限元模型的基础上,建立了四立柱分体式20辊轧机辊系的有限元模型。利用该模型研究板宽、中间辊窜辊量变化对轧机辊系横向刚度和纵向刚度的影响,为轧机板形、板厚控制量的调整提供了参考依据,也为板带轧制过程中板型、板厚在线设定,以及控制模型的研究和优化,提供了理论基础。     

冷轧带钢板形检测误差及异常信号补偿模型

针对冷轧带钢板形检测通道的信号误差或异常等问题,基于接触式板形检测原理、压磁传感器及其电磁特性,建立板形检测误差及异常信号补偿模型。综合理论模型和中试数据,深入分析零点残存电压、带钢边部板形误差、检测辊挠度、安装精度等因素对原始板形信号的影响,解决板形信号不稳定的问题。以1050冷轧机为例,根据轧机配置和工艺参数,在线计算带钢起始和末尾通道号、边部信号误差、检测辊挠度误差等补偿量,制定满足在线板形控制要求的板形检测辊允许安装误差,提出异常信号紧急处理措施,防止板形误调事故,实现稳定轧制,有利于提高板形检测精度和板形控制精度。     

冷轧带钢虚拟仪器板形测控系统及其应用

针对大宽厚比冷轧带钢复杂板形测控问题,从板形检测单元划分、工艺误差综合补偿、非对称高次板形模式识别、板形统计评价和板形手段协同调控等角度,详细地分析了影响板形测控精度和调控效率的物理机制,并基于机理-智能协同调控模型和虚拟仪器平台,研制了新型的冷轧带钢智能板形测控系统。首先,细化板形检测单元有助有改善带钢边部板形的检测效果,同时还能提高复杂板形缺陷的识别精度;其次,根据各板形控制手段的响应时间和调控特性,实施分层次的组合调控策略,能够充分利用各板形控制手段的调控潜力,避免不同板形控制手段的性能冲突;此外,对在线板形实施智能统计评价,可以准确评估轧机板形控制特性和轧后带钢板形指标,有助于优化板形测控模型。工程案例表明,新型的虚拟仪器板形测控系统闭环周期缩短在100ms以内,板形控制在61以内。     

连退机组炉内带钢振动特性分析及自动监控技术

针对连续退火过程中带钢表面的横向条纹问题,经过大量的现场实验与理论研究,结合连退机组的设备与工艺特点,充分利用机组现有的PDA数据采集系统,通过对给定时间段内各个时刻带钢的实际张力信号的处理,开发出相应的炉内带钢振动特性分析与自动监控技术,并将其应用到生产实践,取得了良好的使用效果.     

带钢平整轧制板形控制行为及效应的研究

定义一项板形控制效应描述指标——极限纵向塑性延伸应变差和两种区别反映板形控制行为的带钢平整轧制塑性变形状态——板形调控有效状态和板形调控饱和状态,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,揭示带钢屈服强度对板形控制行为与效应的影响规律,解释高强/超高强度带钢平整轧制板形控制困难现象。带钢的极限纵向塑性延伸应变差与屈服强度呈正比例关系;当带钢宽度方向上压下量分布不均匀程度较小时,带钢处于板形调控有效状态;当带钢宽度方向上压下量分布均匀程度较大时,带钢处于板形调控饱和状态;当带钢处于板形调控有效状态时,压下量与前后张应力对纵向塑性延伸应变差分布影响很小,当带钢处于板形调控饱和状态时,压下量与前后张应力对纵向塑性延伸应变差分布有更明显影响。     

横切机组矫直过程板形变化机理及其预报模型

充分考虑横切矫直机组设备和工艺特点,对矫直机组成品板形的变化机理进行了分析,并在此基础上进行了试验研究,探究矫直辊系对板形的影响,得出矫直机组的矫直过程是通过对带钢的多次弯曲拉直实现的;对试验数据分析处理后,进行带钢所受矫直辊的压应力和摩擦力求解,得出矫直过程板形变化数学模型,从而建立了一套完整的适合横切机组矫直过程的板形预报模型。在此基础上编制了相应的横切机组矫直过程板形预报软件,该软件能够快速求出矫直后带钢的板形分布。将软件应用到某1220横切机组的生产实践,可以明显地看出矫直后带钢的板形计算值和实测值几乎相等,板形预报结果符合现场生产实际。     

连退机组RCS段带钢振动抑制技术的研究

针对连退机组快冷段的带钢振动问题,通过对带钢振动机理的分析,建立了带钢单元振动抑制模型和带钢振动抑制模型。具体分析了目标函数的两步调节,即利用搜索法给出目标函数的范围,利用寻优法求出最佳的调节路径。将本模型应用到某钢厂1420连退机组,应用效果显著,具有进一步推广的价值。     

宽带钢六辊冷连轧机横向刚度特性研究

板带轧机的横向刚度对于板形控制十分重要,研究轧机不同状态下的横向刚度变化规律对于实现板形的精确控制具有重要意义。本文针对某厂六辊轧机利用有限元软件ANSYS9.0建立了三维辊系有限元分析模型,分别分析了不同工作辊窜辊和中间辊窜辊下的轧制力横向刚度和弯辊力横向刚度的变化情况,为轧机板形控制量的调整提供了参考依据。     

连退平整机带钢过焊缝过程延伸率补偿技术研究

针对连退平整机组带钢过焊缝过程中延伸率波动的问题,充分考虑连退平整机组的设备与工艺特点,以延伸率波动幅度最小为目标,建立了一套适合于连退平整机组过焊缝过程的延伸率补偿技术;通过理论模型与现场试验相配合,实现了前、后张力及轧制压力的动态补偿,最大程度地减少了延伸率的波动。     

带钢冷轧闭环反馈控制最优化算法程序开发

基于多变量最优化控制的带钢闭环反馈控制模型能够充分利用弯辊和轧辊倾斜等平直度控制机构对板形偏差进行控制。闭环反馈控制的目的是使带钢实测板形与目标板形一致,闭环反馈最优化算法程序能充分利用输入信息,全面考虑多个执行机构对板形的作用,避免各控制之间的相互影响,它是该模型准确计算板形调节量的关键。为了实现自主建立带钢冷轧生产线,对某厂1 700 mm四机架四辊冷连轧机第四机架闭环反馈控制进行深入研究,根据对偶法采用C语言开发出基于多变量最优化闭环反馈计算程序并将其嵌入到可编程逻辑控制器(Programmable logic controller,PLC)中,开发出自主的基于多变量最优化闭环反馈控制模块。由该模块计算的闭环反馈平直度执行机构调节量与采用Matlab工具箱Quadprog函数计算结果一致,计算精度高。     

薄带钢拉矫机浪形矫平过程机理建模及有限元验证

采用弹塑性力学分析方法,针对拉伸弯曲矫直机用于对具有初始位移缺陷(瓢曲浪形)薄带钢的浪形矫平过程进行机理建模,推导建立以带钢规格材质及初始浪形参数、拉矫工艺参数和拉矫机相关设备参数为自变量的拉矫变形过程浪形矫平功效的解析预测模型。通过定义拉矫过程中带钢宽向进入塑性变形的屈服区域边界位置作为中间变量,以及依次分别建立各项输入条件与屈服位置的关系、屈服位置与工艺条件的关系,建立浪形矫平预测模型的多变量微分方程组。为了验证该机理模型的正确性,分析初始浪形、材料强度、带钢尺寸等初始条件以及弯曲辊半径、拉矫张力等工艺条件对拉矫机对于带钢浪形的矫平改善能力的影响,并应用ABAQUS软件另行建立同样条件下薄带钢拉弯矫直过程的有限元模型,经计算并对比计算结果,两种方法的结果吻合良好。