带钢热连轧工作辊温度场与热凸度的数值模拟

采用轧辊表面边界逐一处理与等效处理两种方式,研究一个轧制周期内工作辊温度场及热凸度的变化规律,并对温度场的频域特性进行了探讨。根据热轧工作辊的实际边界条件,建立工作辊温度场的轴向对称差分模型,通过模拟结果与现场实测工作辊表面温度和热凸度的比较,验证模型的可靠性。结果表明:计算轧辊热凸度时,轧辊转动的复杂边界条件可用等效边界条件代替。轧辊温度场可分解为低频分量和高频分量,前者为主导因素,而后者仅影响轧辊表面10 mm以内的区域,称为"浅层效应"。离表面越近,温度变化越剧烈;离表面越远,温度达到稳态所需的时间越长。轧制初期轧辊热凸度呈现较快的指数上升趋势,轧制一定数量带钢后,热凸度趋于一个动态稳定值。     

有限元温度模型在HC冷连轧机上的应用

冷轧时轧件塑性变形热、摩擦热是导致带钢和轧辊温度升高的主要原因,而乳化液的冷却作用和带钢在机架间的热量损失使带钢和轧辊的热传递过程非常复杂,通过有限元温度模型可以进行轧辊和带钢温度的精确计算,为准确进行轧机辊缝设定和轧辊热凸度计算提供了依据.     

板带热轧工作辊热凸度模拟软件的研究

根据热轧带钢工作辊在工作中的实际传热情况, 将工作辊对称地分为轧制区、非轧制区、辊肩、辊端和辊颈5个部分, 充分考虑热轧工作辊的实际环境对轧辊温度场和热变形的影响, 来确定轧辊的热边界条件; 再利用有限差分法建立工作辊温度场及热变形的数学模型, 并利用VC++平台进行模拟研究, 建立适合在线计算的快速模拟软件; 最后分析了轧辊直径和压下率对轧辊热凸度的影响。     

基于不同轧制参数的万能轧机轧辊温度分析

为了研究温度对轧辊孔型变化的影响,利用有限元Ansys软件,对万能轧机轧辊的温度场进行了模拟分析,得到了稳定状态下轧辊温度场分布规律,并研究了不同轧制条件下轧辊温度场的变化情况。研究表明,轧辊温度场呈周期性变化,与速度相比冷却液的流量对工作辊温度场分布影响较明显,将轧辊模拟数据与现场实测数据进行对比其误差不超过5℃,证明了模型的可靠性。由于轧辊的变形导致轧辊孔型发生相应变化,轧辊的温度和应力变化为从中心到边部逐渐减小,轧辊内部的热膨胀、应力场、外部轧制力以及摩擦使得水平辊在圆角处的轴向和径向均发生了较大位移。     

高速钢轧辊在2250mm热轧F5机架的应用

针对某2250 mm热连轧下游机架轧辊耐磨性低导致带钢断面板廓不良的问题,采用在F5机架使用高速钢轧辊的方法进行改进。对高速钢轧辊使用过程中的表面质量、下机温度、辊形以及对轧制力的影响等方面与无限冷硬铸铁轧辊进行对比,结果表明高速钢轧辊经过两次服役后表面状态仍可保证带钢的板廓质量;高速钢轧辊散热性能较差,下机温度高且均匀性较差,需要采取一定措施来保证其温度和热凸度;高速钢轧辊磨损量以及局部磨损明显低于无限冷硬铸铁轧辊;使用高速钢轧辊时轧制力增大,应通过优化润滑来解决问题。利用辊系变形仿真模型分析了使用高速钢轧辊轧制的带钢板廓,得到了其板廓凸度和板廓波动性均较小的特点。     

四辊轧机辊系压扁的有限元分析

应用非线性有限元软件MSC.Marc,采用三维弹塑性有限元法对四辊轧机轧制薄带钢的过程进行了模拟。计算模型将辊系与带钢作为整体统一考虑,解决了工作辊、支撑辊与带钢之间变形和受力的耦合问题,减少了计算过程中的假设,并采用逐步收敛的求解过程使计算结果精确、可靠。通过对模拟结果的分析,得出了轧制不同宽度带钢时工作辊、支撑辊的压扁分布,分析了带钢宽度对辊系压扁变形的影响。     

极薄规格冷轧带钢板形控制研究

针对厚度0.2 mm以下极薄规格带钢在生产过程中经常出现中浪缺陷的问题,对某UCM轧机极薄规格带钢局部中浪板形缺陷与轧制过程数据进行了分析,通过工作辊温度测量与工作辊热凸度引起平坦度的有限元计算,表明中浪缺陷是由于轧辊热凸度过大而造成的。分析了轧辊热凸度影响因素,以及UCM轧机轧辊辊型,板形目标曲线,中间辊轴向横移,乳化液,中间辊、工作辊弯辊力等参数对极薄规格带钢板形的影响。结果表明:通过板形目标曲线优化设计,合理配置中间辊轴向横移量、工作辊弯辊、中间辊弯辊3种板形调节手段,增加中间辊轴向横移量,增加工作辊弯辊、中间辊弯辊负弯的调节余量,可在消除中浪的同时避免边浪的产生。同时,通过优化工艺润滑制度,降低乳化液温度到合理范围,可有效提高分段冷却的板形控制能力,使带钢平坦度回归到板形目标曲线设计范围,释放弯辊调控量。再有,通过支撑辊边部辊型优化设计,可提高辊型对边浪的抑制能力,在减少中浪的同时不产生边浪。采用上述措施,将中浪缺陷减小到5 IU以内,极薄规格带钢中浪板形缺陷问题得到了有效解决。     

二十辊轧机轧制过程有限元分析

针对二十辊轧机轧制过程中工作辊和轧件的复杂变化过程,基于有限元分析软件（Workbench）建立了工作辊和轧件的有限元模型;通过分析二十辊轧机轧辊间的几何位置关系,得到了工作辊压下量与支撑辊偏心角度之间的关系;采用结构动力学方程的瞬态算法对轧制过程进行了模拟计算,得到了轧辊、轧件的应力、应变情况以及轧制力曲线,并对轧制过程中工作辊和轧件的特性变化过程进行了分析。     

基于PSO和DE优化算法的热轧工作辊热辊形的研究

考虑热轧宽带钢与轧辊的摩擦生热,兼顾模型计算的速度、精度及稳定性,采用二维交替差分建立工作辊温度场模型,并应用三种群的粒子群算法和差分进化算法对工作辊热辊形温度场模型参数进行优化。对热辊形变化规律进行深入的研究,实现了工作辊热辊形的在线预报。对热辊形的研究也为热轧宽带钢在线板形模型的精确设定计算和板形在线反馈控制提供了理论依据。结合现场应用,对其合理性进行了测试分析,通过温度场模型计算的工作辊温度场及表面温度与现场多个轧制单元的实测值进行比较,实测值和预报值吻合较好,也验证了工作辊热辊形模型的准确性、可靠性和实用性。     

变形参数对半固态轧制影响规律的有限元模拟

建立了半固态材料刚 -粘塑性分析模型 ,以高温钢铁材料为研究对象 ,用MARC软件模拟分析了半固态轧制时 ,轧辊辊缝、轧辊转速等变形参数和浆料初始温度对应力场、速度场的影响 ;结合有限元模拟结果 ,进行了半固态实际轧制试验。实际轧制试验表明 ,轧辊辊缝、轧辊转速和浆料初始温度对半固态轧制试验的影响规律基本与有限元模拟一致 ,其中浆料初始流入速度和温度控制是保证半固态轧制过程顺利进行的关键     

Analysis of cold rolling of ultra thin strip

In this paper, the cold rolling experiments of ultra thin steel strip were carried out on an experimental rolling mill. The cold rolling of ultra thin strip with roll edge kiss was analysed theoretically, and the rolling force, intermediate force between the work roll and backup roll, the roll edge kiss force, the strip shape after rolling are obtained for this special rolling, and they are compared for various reduction and friction coefficients. Simulation results show that the reduction has a significant influence on the shape of rolled strip, and the calculated rolling forces and strip profile are consistent with the measured values. The effect of friction in the roll bite on cold rolling of ultra thin strip with roll edge kiss is also discussed. Surface characteristic was measured and it is shown that the steel surface roughness value reduces with an increase of reduction.     

冷轧汽车板表面粗糙度控制研究

以邯宝2 300 mm镀锌光整机为研究对象，总结了毛化工艺参数对工作辊表面粗糙度的影响，获得了工作辊目标粗糙度控制模型；研究了光整机弯辊力、轧制力、延伸率、光整方式对带钢表面粗糙度和峰值密度的影响，并对光整工艺参数进行了优化。结果表明，轧辊表面粗糙度平均值为2.42 μm，偏差控制在±5%以内，表面峰值密度平均达到105 cm-1，能够满足汽车板生产的要求；轧辊轧制公里数为20～180 km时带钢表面粗糙度保持性较好，在1.0 μm以上，带钢表面峰值密度平均值在80 cm-1以上，能够满足汽车外板的要求；光整机采用湿光整方式，带钢表面粗糙度的复制率约为 40%~60%,峰值密度的复制率约为60%~80%；组织汽车板外板生产过程中，在保证汽车板性能条件下，采用较大的光整延伸率、高弯辊力和轧制力，获得的带钢表面峰值密度较高。     

冷轧汽车板表面粗糙度控制研究

以邯宝2 300 mm镀锌光整机为研究对象，总结了毛化工艺参数对工作辊表面粗糙度的影响，获得了工作辊目标粗糙度控制模型；研究了光整机弯辊力、轧制力、延伸率、光整方式对带钢表面粗糙度和峰值密度的影响，并对光整工艺参数进行了优化。结果表明，轧辊表面粗糙度平均值为2.42 μm，偏差控制在±5%以内，表面峰值密度平均达到105 cm-1，能够满足汽车板生产的要求；轧辊轧制公里数为20～180 km时带钢表面粗糙度保持性较好，在1.0 μm以上，带钢表面峰值密度平均值在80 cm-1以上，能够满足汽车外板的要求；光整机采用湿光整方式，带钢表面粗糙度的复制率约为 40%~60%,峰值密度的复制率约为60%~80%；组织汽车板外板生产过程中，在保证汽车板性能条件下，采用较大的光整延伸率、高弯辊力和轧制力，获得的带钢表面峰值密度较高。     

冷轧带钢表面形貌测试及其粗糙度均匀性控制研究

为了改善带钢表面粗糙度不均匀所引起的表面性能不良,采用双机架平整机进行了湿平整工艺试验,研究了平整毛化辊表面形貌及其遗传规律对带钢表面形貌的影响;改变了对毛化辊及平整后带钢表面形貌的测试方法,以R_sk及不同C值的R_pc为测试指标来评价平整毛化辊及平整后带钢表面形貌。结果表明：通过调整平整毛化辊的表面形貌,可以改变带钢对平整辊形貌的复制遗传规律,从而改善平整后带钢的表面形貌,其效果较调整其他平整工艺参数更为直接有效。通过减少平整毛化辊表面3×R_a的R_pc,平整后带钢的R_sk趋近于0,提高了R_pc(C=0.25μm)个数,平整后带钢表面的粗糙度更加均匀。因此,采用R_sk和不同C值的R_pc来评价平整毛化辊及平整后带钢的表面形貌,较采用粗糙度R_a值的评价方式,可以较好地评价粗糙度的均匀性。     

平整机支承辊辊面裂纹分析

针对某平整机支承辊表面出现的裂纹,对支撑辊进行硬度测试和探伤检测,分析检测结果,并结合轧机使用情况,确定了带钢甩尾是裂纹产生的主要原因,并提出了处理方法和预防措施。     

冷轧无取向硅钢表面麻面缺陷成因分析及其控制措施

针对某厂DMS森吉米尔轧机生产无取向硅钢表面麻面缺陷的问题,根据生产实际,对其形成原因从乳化液及工作辊两方面因素进行了分析。结果表明:乳化液对麻面缺陷的产生有一定影响,但不是主要因素,主要原因是由于二十辊森吉米尔轧机工作辊辊径较小,轧制相同长度带钢轧辊运转周期较大,容易产生疲劳失效而导致。为此,提出通过调整冷轧工序成品轧制道次的压下率以减小轧制力,从而减小工作辊的磨损疲劳;通过对轧制乳化液浓度、温度的合理控制,以改善润滑效果、提高轧制速度,而进一步缓解轧辊疲劳的改进措施,使该钢厂无取向硅钢麻面缺陷发生率由原来的18%降至0.8%,带钢表面质量明显改善。     

不同润滑条件下带钢冷轧后表面形貌演变规律研究

在3种润滑条件下对酸洗后的热轧带钢试样进行了冷轧实验,采用扫描电镜跟踪观察冷轧前后试样的表面形貌,采用TR200型粗糙度测量仪测试轧制前后试样的表面粗糙度轮廓,研究了润滑条件对冷轧带钢表面形貌演变规律的影响。结果表明：轧件表面形貌主要取决于表面凹坑和辊痕的尺寸,随着轧制道次的增加,轧件与轧辊表面的实际接触面积增加,轧件表面凹坑和辊痕的尺寸均减小,轧件表面光洁度提高;轧制5道次后,干摩擦条件下轧制的试样表面显微凹坑最少,但表面存在明显的辊痕;油润滑条件下轧制的试样表面辊痕较少,但存在少量未被轧合的显微凹坑;乳化液润滑条件下轧制的试样表面残留的显微凹坑和辊痕都很少,表面质量最好。     

薄带冷轧接触力学(英文)

极薄带冷轧给轧制生产带来了挑战,其中包括接触力学、带材的凸度和表面质量。在考虑工作辊边部接触的前提下,采用自行开发的改良影响函数法对薄带的对称和非对称冷轧过程进行了分析。文章的重点是通过薄带冷轧来阐述辊缝接触力学,分析辊缝处的摩擦对轧制力学和带材凸度的影响,同时还对轧辊边部接触对轧制力学和带材凸度影响进行了讨论,认为轧辊边部接触将对工作辊边部磨损产生影响,并对轧制力计算值与实测值进行了比较。     

热轧带钢表面氧化铁皮压入缺陷预防与控制

针对首钢迁钢2 160 mm生产线轧制冷轧基料时带钢表面氧化铁皮压入缺陷问题,对生产工艺设备进行了系统分析与研究。结果表明：该缺陷的产生与板坯出炉温度、轧辊氧化膜剥落、高压水除鳞、轧机共振、机架间冷却、辊缝水等众多因素相关。为此,通过采用降低板坯出炉温度、后移RT2高温计、优化精轧机负荷分配、抑制轧机共振、优化使用机架间冷却水与辊缝水、优化轧辊冷却水及高压水喷嘴布置等多项措施,有效减少了带钢表面氧化铁皮压入缺陷,提高了带钢表面质量。     

热带精轧过程中温度变化规律的研究

为研究热连轧带钢终轧温度变化规律,给出了带钢轧制过程温度计算模型,分析了轧制速度、工作辊材质、带钢材质和工作辊温度对变形温升、接触温降和摩擦温升的影响,从而得到带钢轧制过程中温度变化的影响规律,为建立高精度热连轧带钢温度控制模型提供了理论依据.