变接触支持辊辊形及辊形配置技术在宽带钢热连轧粗轧机组的应用

首钢迁钢2 250 mm热连轧生产线在2006年底投产后1年多的时间里,带钢的板形控制精度较低,需要进一步提高。粗轧后中间坯存在镰刀弯、负凸度和楔形大的板形问题,导致精轧控制稳定性差,造成板形控制精度较低。为了解决粗轧中间坯板形的问题,在粗轧R2机架上设计并应用了6次多项式变接触支持辊辊形和负凸度工作辊辊形,取代了原来采用的平辊形。此支持辊辊形可以使辊间接触长度随所轧制带钢宽度变化,消除了有害接触区,使得辊间接触应力均匀化,并提高了辊缝横向刚度,改善了轧辊的磨损辊形,并提高了板形调控能力。工作辊负辊形弥补了工作辊的热凸度,增强了板坯轧制过程的对中和稳定性。此支持辊辊形与工作辊辊形配置使用,大幅改善了中间坯的凸度、楔形和镰刀弯等板形质量,使得热轧产品的板形质量有10%左右的提高。     

轧辊偏移条件下六辊轧机的板形调控特性

为提高冷轧带钢六辊轧机辊系的稳定性,目前常采用轧辊偏移方法.本文通过ABAQUS有限元软件建立辊系-轧件一体化耦合模型,对不同轧辊偏移辊系进行受力分析,揭示了不同轧辊偏移条件对六辊轧机板形调控特性的影响规律.结果表明,中间辊正向偏移轧制时,工作辊弯辊力对二次凸度调控功效最好,对四次凸度影响较大;在四种偏移方式条件下,中间辊弯辊力在0~300 kN范围内对带钢二、四次凸度调控功效基本相同;中间辊正向偏移轧制时,中间辊弯辊力在300~500 kN范围内对带钢二次凸度调控功效最好;工作辊正向偏移轧制时,中间辊弯辊力对四次凸度影响较大;不同轧辊偏移条件下中间辊窜辊对带钢二次凸度调控趋势基本相同,且负窜辊对二次凸度的调控功效优于正窜辊,工作辊正、反向偏移轧制条件下中间辊窜辊对四次凸度影响较大.     

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。     

热轧薄规格带钢平整过程板形控制技术

为了提高热轧薄规格带钢平整的板形质量,在平整机上采用了新的辊形配置。在支撑辊上采用变接触式 支撑辊辊形,在工作辊上采用六次方多项式正凸度辊形。变接触支撑辊辊形可以降低轧辊挠曲变形和边部应力的 集中,增大弯辊力的调控功效。采用正凸度工作辊辊形,可以弥补平整机的磨损辊形,延长平整轧制计划单位的长 度。此辊形配置在首钢迁钢热轧平整机上应用,保证了平整改善薄规格带钢板形质量,延长了平整轧制计划的长度。     

新型电磁调控轧机弯辊辊型电磁补偿及初始辊缝

 为解决薄带轧制过程中的各类板形问题,以新型电磁调控轧机为研究对象,利用Marc建立三维热-力耦合有限元模型,分析了弯辊和电磁调控轧辊综合作用下弯辊力和轧制力对轧辊辊型状态、板形分布、板坯边部应力、辊间接触应力、承载辊缝形状的影响规律。结果表明,弯辊机制的施加将直接促进电磁调控轧辊的稳定胀形,使电磁调控轧辊胀形凸度得到整体性补偿,并以板形良好为依据,给出新型调控轧机合理的弯辊力施加范围。对比分析了不同弯辊力和轧制力下辊缝函数的变化情况,形成不同的二次、四次凸度,为板形控制及初始辊缝设定提供依据。     

变接触支持辊辊形及辊形配置技术在宽带钢热连轧粗轧机组的应用

迁钢公司2250mm热连轧生产线粗轧后中间坯存在镰刀弯、负凸度和楔形大的板形质量问题,导致精轧控制稳定性差,精轧控制稳定性差是板形控制精度较低的主要原因之一。为此,在粗轧四辊轧机R2机架和粗轧二辊轧机R1机架上设计并应用了6次多项式变接触支持辊辊形和负凸度工作辊辊形,取代了原来采用的平辊形。此支持辊辊形与工作辊辊形配置使用,大幅改善了中间坯的凸度、楔形和镰刀弯等板形质量,使热轧产品板形控制精度提高了10％左右。     

HC冷连轧机弯辊力饱和分析及调控策略

四机架六辊HC冷连轧机组末机架在采用光辊轧制时,工作辊弯辊力常处于饱和状态,致使板形调控能力不足,板形缺陷很难消除或进一步降低,影响了板形质量的持续提升.为此,收集并统计了部分热轧卷的板凸度及其分布,结合前三机架弯辊力的分布特点,分析了热轧来料凸度与冷轧末机架承载辊缝形状的匹配关系及对弯辊力的影响.同时分析了利用中间辊...     

六辊冷连轧机板形前馈控制模型的研究

冷连轧过程中,轧制力波动对板形的影响很大,需要采用弯辊力进行实时的补偿。针对六辊冷连轧机,分别研究了仅用工作辊弯辊和采用工作辊与中间辊弯辊相结合的板形前馈控制模型。实际控制效果表明,这两种板形前馈控制模型都能有效消除轧制力波动对板形产生的不利影响;采用工作辊弯辊的板形前馈控制模型只能控制由于轧制力波动产生的二次板形,而对四次板形几乎不产生影响;而采用工作辊与中间辊弯辊相结合的板形前馈控制模型则对二次和四次板形均具有很强的控制能力。     

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。     

六辊单机架可逆冷轧机中间辊辊型曲线优化

介绍了运用多目标多约束的组合优化方法,在六辊单机架可逆冷轧机上开发中间辊辊型曲线优化模型,从中选择出最优辊型曲线。分析了不同中间辊辊凸度条件下出口厚度、工作辊与中间辊的辊同压力分布以及中间辊与支撑辊之间的辊间压力分布规律。工业试验结果表明,该方法提高了中间辊交叉不投入时六辊单机架可逆冷轧机的板形控制能力。     

济钢1700 mm热带钢轧机的板形设定控制模型

济钢1700 mm热连轧是新建投产的宽带钢生产线,其F2-F6精轧机组装备有工作辊弯辊和窜辊技术.针对这种典型机型,在大量有限元模拟计算的基础上,开发了相应的板形设定控制模型,包括工作辊综合辊形(初始辊形、磨损辊形和热辊形之和)计算模型、支承辊综合辊形计算模型、窜辊设定计算模型和弯辊力设定计算模型等.在经历了系统设计、程序编写、离线调试、在线调试后,板形设定控制模型投入稳定运行,所有考核规格的凸度控制精度超过96%.在同宽轧制长度超过70 km的轧制单位内,各机架弯辊力设定结果能够自动适应带钢厚度和钢种的变化,且凸度控制精度超过95%.     

冷连轧机ESS辊型板形控制性能分析

以某2 230 mm六辊五机架冷连轧机为研究对象,采用ABAQUS有限元软件平台建立了具有中间辊ESS辊型的三维非线性轧机仿真模型。通过数值模拟,分析了工作辊弯辊、中间辊弯辊和中间辊横移等板形调控手段综合作用下的板形控制域的变化规律。同时,系统研究了不同工作辊弯辊力、中间辊弯辊力和中间辊横移量等参数对带钢二次凸度和四次凸度的调控性能。现场应用结果表明,ESS辊型轧机对带钢板形和横向厚度均具有良好的控制作用。     

六辊冷连轧机板形前馈控制方法的研究

 本文针对六辊冷连轧机,研究了采用工作辊弯辊的整体补偿板形前馈控制方法和采用工作辊与中间辊弯辊相结合的最优综合补偿板形前馈控制方法。实际控制效果表明,整体补偿板形前馈控制方法只能抑制由于轧制力波动产生的二次板形,而对四次板形几乎不产生影响;最优综合补偿板形前馈控制方法对轧制力波动造成的二次和四次板形均具有很强的控制能力。     

梅钢热连轧机组F4／F5机架工作辊辊型研究

针对梅钢1422mm热连轧机组F4／F5机架工作辊使用负凸度辊型时存在弯辊力经常达致负极限且F4与F5机架间存在中浪板形缺陷的问题，提出了在F4／F5机架工作辊上应用类似于CVC和SMARTCROWN的轴向移位可变凸度的曲线辊型技术，在通过辊型变形仿真计算确定了轧机所需要的工作辊凸度调节范围后，根据轴向力最小的原则自行研制了针对F4／F5机架工作辊曲线辊型，命名为MHW辊型，经生产试验使用并进一步优化设计后，此曲线工作辊辊型已实现了生产稳定应用。生产使用表明，此工作辊辊型很好地改善了负凸度工作辊辊型存在的问题，并显著提高了机组的实物板形质量。     

镀锌光整机辊形优化及边浪板形缺陷控制

为解决镀锌光整机对超高强钢边浪板形缺陷消除能力有限的问题,建立了光整轧制过程的有限元模型,对光整机生产超高强钢板形调控能力不足的原因进行了分析;在此基础上,对工作辊和支撑辊辊形进行了优化,并对不同辊形配置条件下光整机的板形调控特性进行了分析。研究表明,辊形优化后承载辊缝横向刚度提高了9%～20%,弯辊调控功效提高了17%,在保证出口板形良好的前提下,弯辊力降低约40%,辊间接触压力不均匀度最大降低31%,从而实现了超高强钢大轧制力光整的可能性。之后分析了工作辊辊径对板形调控特性的影响,发现通过减小工作辊辊径,可以有效降低光整所需轧制力,即采用小辊径工作辊可轧制强度更高、厚度更薄的超高强钢;同时发现工作辊辊径越小,弯辊调控功效和承载辊缝凸度调节域越大,但是承载辊缝横向刚度随之降低,辊间接触压力不均匀度随之增加。对上述研究结果进行了上机应用,证明了优化后的辊形能够有效控制超高强钢边浪板形缺陷,为超高强钢光整过程的板形控制提供了理论依据。     

1580mm热连轧支撑辊磨损对带钢板形的影响

以鞍钢1580 mm热连轧机支撑辊为研究对象,通过耦合金属塑性变形和辊系弹性变形模型,建立起带钢板形数值分析系统,定量分析了热连轧机支撑辊磨损对带钢断面形状和前张应力分布的影响。模拟计算和生产实践结果表明,随着支撑辊轧制吨数的增加,辊身磨损的不断加剧,带钢板凸度相应增大,双边浪趋势逐渐增强。采用工作辊辊型匹配支撑辊轧制吨数的方法,收到了很好的板形控制效果。     

济钢1700ASP宽带钢热连轧板形设定模型的研究

为改善热轧带钢板形控制性能,提高产品板形质量,针对济南钢铁股份有限公司1700ASP宽带钢热连轧生产线,开发了特殊工作辊辊形和支撑辊辊形技术及板形过程控制系统.本文综合考虑辊形技术及轧制过程中热胀、磨损因素等对该系统中板形设定模型的影响,利用解耦思想进行来料与目标凸度的机架凸度分配,通过二维变厚度有限元方法计算辊系弹性变形并建立板形模型,最后根据实时工艺数据通过模型计算对弯辊力和窜辊量进行设定.系统自2008年投用以来运行稳定,生产表明凸度与平坦度命中率有较大提高,尤其是厚度大于6 mm、宽度大于1200 mm规格带钢的凸度偏差控制在±35 μm的比例由原来的37.9%增加到85%以上,极限薄规格带钢平坦度命中率也有较大幅度提高,具有较为广阔的推广前景.     

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。     

热连轧机支承辊辊型的多目标优化设计及应用

以提高轧辊使用寿命和板形控制质量为目的,提出了热连轧机支承辊辊型曲线的优化设计.基于实际生产状况与轧制板形理论的研究建立了多目标优化设计数学模型,设计了辊型曲线并进行了优化计算分析.模拟计算和生产试验表明,优化设计的辊型可均匀辊间接触压力分布、降低轧辊不均匀磨损程度、避免辊身端部疲劳剥落,并提高了弯辊力对板形的控制效果.研究方法不仅为支承辊辊型的设计与改造提供了理论依据,且优化辊型本身也具有进一步的推广实用价值.     

LVC工作辊辊型窜辊优化策略研究及应用

LVC（Liner Variable Contour）工作辊辊型是一种新型辊型，这种辊型实现了辊缝凸度随板宽变化成线性变化，并可以通过窜辊来调节板形性能。登山搜索法是常用的寻优方法，可用登山搜索法得出LVC辊型的窜辊优化策略，并将其应用在板形自动控制模型中，这样可以提高辊型的板形控制精度。从现场轧制的带钢板形工艺数据可以发现LVC辊型具有良好的实用性，能较好地提高板形质量。