冷轧带钢平整机高精度高速度轧制力模型开发

与普通冷轧相比,平整轧制压下量很小,轧件的弹性变形和工作辊的弹性压扁对轧制压力分布有较大影响,通常的圆弧形轧辊轮廓假设不再合理。文章推导了分段二次曲线分布压力作用下轧辊弹性压扁量的计算模型,考虑轧制速度对变形抗力的影响,采用卡尔曼理论计算轧件的弹塑性变形,研究开发了冷轧带钢平整机轧制压力模型。轧制力计算值与实测值吻合精度高,计算速度快,表明,本模型可以用作平整轧机的轧制力设定模型。     

冷轧机组升降速过程轧制压力变化模型及其影响因素研究

针对冷轧机组升降速过程轧制压力波动较大的问题,充分考虑到冷轧机组的设备与工艺特点,在分析了冷轧机组轧制速度与轧制压力关系及其影响因素的基础上,提出一套冷轧机组升降速过程轧制压力变化模型,定量分析了不同轧制工艺和润滑工艺等条件下轧制压力随着轧制速度的变化,并给出轧制压力波动的控制策略,最后将相关理论应用到生产实践,开发出了一套《冷轧机组升降速过程轧制压力变化模型预报软件》,实现了现场对升降速过程轧制压力变化的预报。     

基于FEM-ANN的高强度冷轧带钢平整轧制力预测

为了提高平整轧制力的预报精度，采用有限元法(finite element method, FEM)与人工神经网络(artificial neural network, ANN)相结合的方法，对DP980和CP1180超高强冷轧带钢在平整轧制过程中的轧制力进行预测。通过建立平整轧制过程的数学模型，利用有限元法设计了不同工况下的数值模拟试验，为神经网络模型生成训练数据。将摩擦因数与轧制力关联进行迭代优化后作为神经网络模型的输入参数。该轧制力预测方法计算迅速，预测误差在10%以内。     

基于神经网络和自适应预报模型参数的平整轧制力模型

冷轧带钢平整过程存在带材较薄,压下率较小等特点,应力状况较为复杂,采用传统模型对轧制力预报误差较大。采用神经网络模型对应力状态系数进行预报,可提高轧制力的预报精度。针对轧制过程中轧件特性发生缓慢变化的特点,采用符合平整轧制过程特点的变形抗力自适应模型,并与神经网络模型结合,预报平整轧制力。计算结果表明,该模型计算值与实际值吻合精度较高,90%的预报结果相对误差控制在5%以内。     

三维稳态板轧制过程快速无网格伽辽金法模拟

针对采用无网格伽辽金法(EFGM)求解板带轧制过程塑性变形时计算效率低的问题,在保留EFGM的基本求解思想与框架基础上,利用边界条件和已知条件等限制某些离散节点的自由度从而减少未知数个数,提出了快速无网格伽辽金求解方法 (REFGM)。采用该方法模拟了三维稳态板轧制过程,并通过改变节点分布和节点数目对轧制过程分别进行计算。发现求解结果相近,证明了REFGM具有良好的收敛性;此外,发现仿真计算结果与实验值之间的最大误差在8%以内,证明了仿真模型的准确性;对比REFGM与EFGM求解的轧制压力、带钢宽向位移以及前滑系数的计算结果,两者计算结果接近,但REFGM相比于EFGM大大提高了计算效率。采用REFGM仿真分析了三维稳态板轧制过程轧制区内速度场分布以及轧制压力分布,定量获得轧制过程中轧制区内金属的塑性流动规律。     

三辊冷轧管机轧制过程的数值模拟与试验研究

在简化三辊冷轧管机轧制过程的基础上,根据钢管冷轧过程的变形特点,采用Simufact有限元软件对其轧制过程进行有限元数值模拟。通过仿真模拟,分析了钢管的等效应力、等效应变分布规律及其截面变形特点,并与实际数据进行比较。分析结果表明:建立的有限元模型符合实际,模拟过程与实际轧管成型情况相符合;金属的塑性变形主要发生在减径段和减壁段;随着送进量、轧制频率的增加,轧辊的轧制力相应增大。     

基于影响函数法的冷轧带钢轧制力计算

根据经典轧制力模型 ,在考虑轧制力模型与轧辊压扁模型耦合的前提下 ,开发了基于影响函数法的冷轧带钢轧制力计算程序 ,并用实际生产中的采样数据模拟计算了HC轧机各道次的轧制压力分布和总轧制力 ,将所得计算结果与现场实测数据进行比较。结果表明 :所得轧制力计算结果与实测值相近 ,轧制压力分布与实际相符 ,为HC轧机板形控制提供了一种计算轧制力的有效方法。     

基于DEFORM-3D的皮尔格冷轧不锈钢管有限元模拟及分析

根据皮尔格冷轧过程的特点,应用DEFORM-3D软件建立了皮尔格冷轧304不锈钢钢管有限元模型,其中包括运动、摩擦、接触等重要边界条件,并对冷轧过程进行仿真。获得了各个变形阶段不同截面的变形规律,轧制过程中轧制力和应力分布规律以及金属流动情况。将有限元模拟结果与实验结果进行对比,两者基本吻合,模拟结果可供皮尔格冷轧成形工艺设计和实际生产进行参考。     

带钢平整轧制残余应力场的二维数值模拟

本文采用非线性有限元软件ABAQUS对带钢平整轧制过程进行了二维建模,仿真分析了带钢屈服强度、厚度、应变硬化率与平整轧制后带钢厚度方向上纵向残余应力分布之间的关系。结果表明,入口带钢的屈服强度与厚度对平整轧制后带钢厚度方向上的纵向残余应力分布有较大影响;而带钢的应变硬化率对平整轧制后带钢厚度方向上的纵向残余应力分布影响较小。     

中厚板轧制过程平面形状控制道次轧制压力分布数值分析

采用显式动力学弹塑性有限元方法和几何模型更新技术,对中厚板轧制过程中平面形状控制道次进行了模拟。对平面形状控制道次中3个阶段轧制压力分布、轧制力变化进行了分析,所计算平稳阶段轧制力值与实测轧制力值吻合较好。     

Development of a FEM-model for the simulation of the transfer of surface structure in cold-rolling processes

In the temper rolling process the effect of transferring the roll-surface structure to the steel sheet is purposively used to adjust a defined sheet-surface structure required for further processing. The objective of the investigation presented in this paper is to analyze the transfer behaviour specific to the electron-beam texturing technique (EBT) and, in addition to that, to develop a model for the simulation of these transfer characteristics. For this purpose in the first part the results of a study on the basis of rolling tests on an industrial temper mill are presented. These results do not only point out the basic transfer mechanisms - penetration processes and reverse extrusion phenomena - but beyond that also lead to an explanation of the transfer behaviour specific to the rolling conditions by the application of similarity numbers (substitute profile model). On the basis of these results in the second part a model is developed to simulate the transfer characteristics by the application of the finite element method (FEM).     

热轧平整板形与轧机表面调控特性研究

板形和表面质量是影响热轧薄带钢最终成品质量的两大关键因素。针对首钢迁钢2 160 mm和1 580 mm两套热轧平整机在生产薄规格集装箱板和酸洗板板形质量和表面质量的差异,通过建立四辊平整机的有限元模型,结合现场实际工况,对比研究了工作辊弯辊功效、凸度调节范围和辊间接触压力分布,通过投入使用VCR支撑辊和高次负凸度工作辊的辊型配置,有效满足了薄带钢平整对于板形和表面质量的高要求。     

大型环件轧制过程有限元模型的简化

针对大型环件有限元计算时间过长的问题,为了提高有限元模拟的效率,分别设计了环件轧制的不同有限元模型,用DEFORM-3D进行了计算,获得有限元模型和模拟精度之间的关系,提出了一种有限元模型的简化方法.在保证模拟精度的同时,得到了最佳的有限元模型.     

Influence of roll radius on roughness transfer in skin-pass rolling of steel strip

Skin-pass rolling (or temper rolling) is usually the final process in the production of cold-rolled steel sheets. One of the main objectives in skin-pass rolling is to obtain a certain surface roughness profile. Although a large roll radius compared to the contact length and the reduction in thickness is one of the characteristics of skin-pass rolling conditions, numerous studies have been conducted thus far using laboratory mills with small radius rolls. In this paper, the influence of roll radius on roughness transfer in skin-pass rolling is investigated by experimental rolling tests as well as numerical analysis by elastic–plastic FEM. A simple but useful method of estimating roughness transfer is suggested. It was found that some characteristics of skin-pass rolling related to roughened rolls are not properly simulated using small radius rolls.     

Spread Model for TC4 Alloy Rod during the Three-Roll Tandem Rolling Process

为了保证三辊连轧过程中棒材的成型精度,研究了TC4钛合金棒材的宽展。采用正交试验优化设计方法设计数值模拟方案,在Marc有限元平台上,研究轧制工艺参数(轧制温度、轧制速度、孔型内切圆直径、轧辊直径、摩擦系数)对宽展的影响,并分析了各参数的影响显著性顺序。在此基础上,建立了三辊轧制TC4棒材的宽展模型。试验在自行研制的8机架Y型连轧机上进行,孔型系统为平三角-圆。宽展测量结果和模型计算结果吻合较好。     

接触摩擦对铝箔轧制参数的影响

在铝箔轧制中,接触摩擦对轧制变形区参数影响显著,采用弹塑性有限元方法,借助非线性有限元软件MSC.Marc对轧制过程进行计算,分析了接触摩擦对轧制力、出口厚度等轧制参数的影响,并将计算结果与现场数据进行对比,验证了模型的可靠性.其结论对轧制工艺参数的优化有重要意义,同时为在线的铝箔轧制板厚自动控制提供了参考控制模型,缩短了在线的调试时间.     

薄板坯连铸连轧工艺热过程数值模拟的研究

本文针对连铸连轧的热过程，建立了各工艺的热过程的数学模型，并开发了相应的软件。采用该软件对个别典型的工艺进行分析，为连铸连轧生产线的设计提出了有益的建议。     

Influence of roll radius on contact condition and material deformation in skin-pass rolling of steel strip

Skin-pass rolling (or temper rolling) is the final forming step in the production of cold rolled steel sheets. Although a large roll radius compared to the contact length is one of the characteristics of skin-pass rolling conditions, numerous studies have been conducted thus far using laboratory mills with small radius rolls. In this paper, the influence of roll radius on the contact condition and material deformation in skin-pass rolling is examined and clarified by numerical analysis by an elastic–plastic FEM analysis as well as experimental rolling tests, which were performed to verify the result of the analysis. Some characteristics of skin-pass rolling related to pressure distribution, contact condition and material deformation are not properly simulated using small radius rolls. Considering characteristic skin-pass rolling conditions, two cases using simplified models, i.e., vertical compression and rolling with a circular, rigid roll, were analyzed.