热轧带钢的冷却参数与翘曲关系

针对卷取温度为500℃的12 mm厚X70管线钢热轧带钢,利用MARC有限元软件建立层流冷却过程中的热-力-相变耦合的数学模型,计算两种下上冷却水比时层流冷却过程中温度场、应力、应变、相变体积分数和翘曲度随时间的变化.结果表明:1.25水比的冷却过程中,厚度方向上各面的冷却速度不一致,导致水冷前期带钢上下表面应变不同,带钢会产生向上的翘曲,冷却过程中边部最大的翘曲量达到21.84 mm;水冷后期带钢板形会逐渐恢复平直,但由于水冷过程中发生塑性变形,终冷时厚度方向上贝氏体含量的差异,卷取时带钢边部依然有-9 mm的翘曲量.上下表面的不均匀冷却是引起翘曲的根本原因.在保证X70管线钢性能条件下,采用1.58的下上水比工艺,卷取时边部翘曲量仅为-0.58 mm,合适的下上水比能大幅度减小层流冷却过程中带钢的横向翘曲.      

热轧带钢局部硬度对冷轧带钢板形的影响

考虑轧件材质横向差异对冷轧带钢板形的影响,采用末架轧机出口带材横向厚度分布和板形作为验证模型精度的指标,定量研究了热轧来料局部硬度对冷轧带钢板厚和前张应力分布的影响程度及规律,通过与现场实测数据的对比,证明该模型提高了轧后板形的计算精度。研究结果显示,局部硬度对冷轧带材的张应力分布影响显著,附加张应力与硬度峰高度成正比,给出了冷连轧过程中轧后带材附加厚度和附加张应力与热轧来料局部硬度的关系。     

基于热-力耦合的粗轧过程头部弯曲规律

头部弯曲是热轧粗轧过程中常见的缺陷,生产过程中严重影响板带产品质量和轧制稳定性。实际生产中由于轧件上下表面温降和轧制工艺参数的不对称,轧件在经过粗轧后容易出现头部弯曲现象。为实现头部弯曲规律的模型化描述,基于传热学理论及刚塑性变分原理,利用ABAQUS软件建立了粗轧轧制过程热力耦合有限元模型。系统分析了在轧制线不对中的情况下轧件温度分布对头部弯曲的影响,及在轧制线不对中且轧件上下表面存在温差的情况下辊速比、压下率和入口厚度对头部弯曲的影响,最后通过拟合得到了各工艺因素对轧件头部弯曲的影响规律,实现了轧件头部弯曲的预测。仿真研究结果表明,随着上下表面温差的增加,轧件下扣逐渐加重;辊速比、压下率和入口厚度均对头部弯曲有影响,且相互耦合;随着辊速比的增加,弯曲角度逐渐变大,轧件头部由扣转翘;随着厚度的增加,轧件头部逐渐趋于平直;随着压下率的增加,弯曲角度在一定范围内波动;现场实测数据表明,基于所建立的预测模型,预测角度偏差在±5°之内的比例达到90.10%,验证了所建立模型的有效性,实现了头部弯曲的准确预测,能够为粗轧过程工艺优化提供参考。     

带钢层流冷却过程中冲击穿透深度的数值模拟

带钢在层流冷却过程中距表面较近的区域温度存在反复升降的现象,造成厚度方向上组织和性能的差异。结合酒钢CSP热轧带钢生产数据,建立一维热轧带钢有限元模型,计算层流冷却过程中带钢的温度场。提出了冷却过程中带钢冲击穿透深度的概念,并初步探究其影响因素。厚度为3和4mm的带钢计算得出的卷取温度比实测温度分别高3和8℃,相对误差分别为0.44%和1.16%,验证了模型和假设的合理性。结果表明,冷却过程中冲击穿透深度受带钢的导热系数、平流区的对流换热系数、带钢表面温度和喷嘴分布的影响;带钢上表面喷嘴分布较少,冲击穿透深度随对流换热系数的增大而增加,下表面喷嘴分布密集起主导作用,增加对流换热系数,冲击穿透深度几乎不受影响。     

基于有限元和试验的热轧带钢残余应力减量化

 研究残余应力减量化技术可提高热轧带钢板形质量。有限元技术及相应的试验验证已广泛应用于工业生产,采用该方法对带钢层流冷却过程中的温度、相变及应力耦合进行求解,对于分析带钢轧后冷却不均、应力应变不均及翘曲具有重要意义。基于ABAQUS建立热轧带钢在密集冷却工艺条件下的有限元模型,实现温度、相变和应力三者的耦合计算,并进行温度测试、材料微观组织测试及应力测试等多个试验验证。计算结果表明,减小带钢进入层流冷却前的初始温差、采用边部遮挡技术对减少带钢残余应力均具有积极的意义。通过一个改善初始温差分布进而改善带钢残余应力的实例,验证了提出的方法和结论的正确性。     

1422粗轧带钢板廓形状变化仿真研究

采用有限元的方法建立带钢立轧/平轧的三维模型,对热轧带钢粗轧过程的板廓的变化规律进行了仿真研究,重点分析了各道次轧制后带钢板廓形状和边角的位置变化,以及材质,立辊辊形,立轧压下量等因素对边角位置的影响.研究结论为现场解决热轧带钢表面的边部黑线缺陷问题提供了技术思路,为工厂最终解决此一表面缺陷提供了帮助.     

热轧带钢层流冷却过程温度场研究

 建立了热轧带钢层流冷却过程中温度场的三维有限元模型,对3 mm厚带钢轧后冷却过程带钢温度场进行模拟计算,得出卷取温度比现场测量值低9.5 ℃,相对误差为1.42%,验证了模型和假设的合理性。研究了上喷嘴直径对带钢温度的影响,带钢上表面宽度方向上存在2种不同的冷却区域：位于喷嘴正下方层流冷却过程中交替经过冲击区和平流区的区域和位于两喷嘴之间层流冷却过程中只经过平流区的区域,这造成带钢宽度方向上温度分布不均匀。计算结果表明,喷水量保持不变的情况下,存在一个最佳喷嘴直径,使带钢宽度方向上温度分布更均匀。喷水速度保持不变,增加喷嘴的直径有利于带钢宽度上方温度均匀,但增加了喷水量,降低了带钢的卷取温度。     

带钢超快速冷却条件下的换热过程

 分析了轧后加速冷却过程中带钢表面的局部换热机理，认为冷却系统实现超快速冷却的关键在于扩大带钢表面射流冲击换热区的面积。确定了薄带钢实现超快速冷却所需的对流换热系数，并采用有限元分析工具ANSYS模拟得到了超快速冷却条件下不同厚度带钢的温度场。温度场的分布表明薄带钢在超快速冷却过程中具有较好的温度一致性。同时还表明随着带钢厚度增加，超快速冷却条件下厚度方向的温度梯度显著增大，对于带钢内部组织的均匀性将产生不利的影响。带钢厚度范围应是超快速冷却技术实际应用过程中的重要考虑因素。     

热轧带钢轧后冷却过程卷取温度的设定策略

为了提高热轧带钢卷取温度控制精度,针对热轧带钢轧后冷却过程非线性、强耦合性等特性,建立了具有非线性结构特征的热轧带钢轧后冷却过程控制的温度数学模型,并对热轧带钢轧后冷却过程卷取温度的设定策略进行了研究,同时在该模型基础上开发了系统软件,通过现场实际应用对模型功能进行了验证.结果表明,该冷却数学模型的卷取温度设定计算结果与实测结果吻合较好,卷取温度控制精度可达到±10℃,表明该模型取得了较好的应用效果,能够达到较高的控制精度.     

连续退火机组带钢板形翘曲控制

针对高强度带钢连续退火过程易发多发的板形翘曲问题,根据带钢纵向延伸在厚度方向分布不均导致了翘曲的机理认识建立了带钢翘曲生成力学模型,求解获得带钢上下表面延伸差与翘曲大小的关系及影响规律,并分析指出连退机组平整机单辊驱动是导致带钢产生上下表面延伸差的主要原因。为解决某高强度带钢连退机组存在的板形翘曲问题,建立该机组平整轧制过程有限元仿真模型,模拟分析上下工作辊辊径差、轴线偏心距和摩擦因数差对带钢上下表面延伸差的影响,并提出以减小厚度方向延伸不均为目标的板形翘曲控制的若干对策措施。将所提出的对策措施上机试用并多次优化调整后稳定用于某连退机组的实际生产,使该机组产品带钢的板形翘曲缺陷得到明显改善,创造显著经济效益。     

镀锌机组带钢C翘缺陷综合治理技术的开发

 为了研究带钢热镀产品C翘板形缺陷导致其镀层不均匀性严重问题,优化热镀锌机组连退工艺过程,开发带钢C翘缺陷综合治理技术。首先考虑热镀锌连退过程的设备与其工艺特点,分析C翘板形发生机理,明火烧嘴状态、辐射管状态、风机状态、带钢重力、上游工艺段遗传板形等影响因素,使得带钢表面各处存温度差异性较大,致使带钢横向残留塑性变形在其厚度方向分布均匀,当其超过其临界失稳条件而发生C翘。然后,从系统学的观点出发建立兼顾C翘缺陷影响因素的连退炉系统函数,考虑到连退炉多变量耦合、复杂非线性特点,以工艺段为单位将连退过程划分子系统,以各工艺段板形翘曲最小为目标,基于带钢C翘预报模型分别建立加热段温度优化目标函数、均热段温度优化目标函数、冷却段冷却风机状态优化目标函数,并以各工艺段目标函数相叠加的形式建立系统函数。得出了连退过程各工艺段工艺参数综合优化方法,制定其工艺优化流程,并形成加热段温度优化设定技术、均热段温度优化设定技术、冷却段冷却风机状态优化设定技术等关键技术。最后,将该综合治理技术应用于国内型钢铁机组取得良好效果。结果表明,典型规格带钢在连退过程各工艺参数优化前后对比,其最大翘曲量由17.0 mm降至5.9 mm;该类型带钢的镀层厚度生产统计数据显示,带钢C翘板形改善后,带钢上下表面平均镀层厚度降至用户要求的范围内。     

冷轧带钢来料断面对张应力与出口断面的影响

为了降低冷轧带钢的横向同板差,通常需要采用紧边轧制工艺,带钢边部处于大拉伸应力状态,很容易引起边裂或断带。提出一种冷轧带钢来料横断面形状的简单描述方法,以热轧来料横断面参数作为输入参数,采用板形模拟软件分析了来料断面形状的两个关键参数对带钢出口张应力与出口断面形状的影响规律。模拟结果表明,减小热轧来料边部15和40mm处凸度值C_(15)和C_(40),改善热轧带钢边部减薄,不仅有利于减小冷轧带钢横向同板差,而且可以改善带钢边部残余拉应力,从而减小冷轧带钢边部张应力,有利于避免第一道次带钢发生边裂与断带事故。     

Investigation of model error on calculating strip profile in 4‐high mills

In 4‐high mills the slit model is usually used to determine elastic roll stock deformation, in order to predict the strip profile. In this model, the roll axis deflections obtained by the simple beam theory are satisfactory, but the roll flattening obtained by the elasticity theory of the half‐space or the half‐plane is inaccurate. In the present paper 5 models are introduced to determine the roll flattening. Change of the roll flattening causes the change of internal pressure between work roll and back‐up roll, in turn, the change of strip profile. Therefore influence of the flattening models on the strip crown was investigated. Strip crown difference between these flattening models can reach 60 μm in the present simulation. With the increase of the strip width or the roll force the strip crown difference increases, namely the model error increases. The bending jack force and roll crown have a small influence on the model error.     

连退过程带钢张力横向分布模型及其影响因素

 针对以往连退过程中对带钢内部应力横向分布情况无法在线预测,从而对连退过程中的跑偏、瓢曲以及带钢在各工艺段的板形演变无法在线预警、容易造成断带缺陷的问题,充分结合连退机组的设备与工艺特点,在研究了带钢横向温度差、来料板形、炉辊辊型、炉辊水平度与垂直度误差对带钢内部单元变形影响模型的基础上,建立了一套适合于连退过程的带钢内部张力横向分布模型,给出了相应的计算策略,并以宝钢不锈钢有限公司某连退机组为研究对象,定量分析了炉辊原始辊型、来料板形、横向温差以及炉辊水平度与垂直度误差、设定张力等因素对连退过程带钢内部张力横向分布的影响,编制出了相应的“连退机组通板过程带钢内部应力横向分布及板形演变预报软件”,并将其应用到生产实践,取得了良好的效果,具有进一步推广应用的价值。     

Shape Control Simulation on 4-High CVC Mill

Shapeandprofilearetheimportantqualityin dexesofrolledplateandstrip,andshapecontrolis thekeytechnologyforplateandstripmills.There searchonshapecontrolhasanimportantsignificance forpresettingcontrolofshapeandcrownandthede velopmentofrollingtechnology.The…     

中厚板规程负荷分配中轧辊凸度协调分配方法

在中厚板轧机无液压弯辊条件下,为防止传统等负荷分配方法造成的板形问题,提出一种轧辊凸度协调负荷分配方法。分析了轧辊凸度对板形的影响,通过轧辊热凸度和轧辊磨损软测量模型得到了实时轧辊凸度,根据轧辊凸度的变化而调整规程板形系数以获得更加合理的负荷分配规程和良好的板形控制效果。实际应用结果表明,应用该方法后中浪和边浪等板形问题明显减少,具有良好的应用价值。     

3+1型乳化液系统工艺润滑制度优化设定技术

为了研究配置3+1型乳化液系统的冷连轧机组生产不锈钢产品因轧制变形区欠润滑、过润滑以及冷却不足等导致冷轧带钢上表面和下表面质量差异的问题,以某钢厂新建六机架冷连轧机组为研究对象,从乳化液工艺润滑的角度出发,介绍了该机组3+1型乳化液工艺润滑系统布置,分析了工艺润滑制度参数对轧制稳定性的影响因素.通过揭示乳化液浓度、温度...