考虑动态特性的轧机辊系结构轻量化优化设计

传统的轧辊设计方法经验化,设计结构体积较大、成本高,且以静态设计为主,忽略了辊系动态特性。当前在“碳达峰”“碳中和”的双碳背景下,为实现节能减排,以轧机辊系结构轻量化为目标,考虑轧机辊系的动态特性,建立了轧机辊系结构轻量化优化数学模型,采用MATLAB软件优化工具箱中的fmincon函数对轧辊进行优化求解。结果表明：优化后辊系体积降低了38.8%,辊系二阶固有频率提高了2.5%。研究成果有助于指导轧机辊系的结构设计。     

轧机工作辊有限元分析

四辊轧机在工作过程中,工作辊既承受工件的变形抗力,又承受轧机轧制力和弯辊力的共同作用,造成辊身应力状态复杂。为保证轧辊的合理与优化设计,采用有限元方法针对轧辊工作过程进行分析,提出了一种有限元模型建模方法,准确计算出工作辊在工作过程中的变形和应力分布。计算结果为轧辊的结构改进与优化设计提供依据,以提高轧机的设计水平。     

有限元模拟技术在外螺纹斜轧机轧辊设计中的应用

介绍了轧制过程中常用的有限元模拟方法，并利用Solid Works及其有限元插件COSMOS对外螺纹斜轧机轧辊进行了有限元分析，得到了不同轧辊辊形在工作时最大应力的分布规律，为轧辊的优化设计提供可靠依据。     

四辊轧机轧制因素影响磨损的有限元分析

轧制过程中,轧辊与被轧制金属材料之间接触应力较大,并承受周期性的应力应变。轧辊的表面特性会发生改变,产生磨损。轧辊与带钢之间的磨损会落破坏原始辊型,并直接影响板形控制精度及增加辊耗。对于轧制因素的调整,可以降低辊耗和节约生产成。首先分析了轧辊的磨损及影响因素,考虑轧辊辊系的弹塑性变形,基于有限元软件,建立了轧制力学模型以及四辊轧机有限元仿真模型。其次利用有限元法对轧辊的应力进行了仿真模拟,并从板宽、压下率等因素对工作辊磨损的影响,提出了降低轧辊失效的具体措施。     

UCM冷连轧机辊型曲线优化设计

以900mm四机架六辊UCM冷连轧机组为研究对象,建立了轧辊辊间接触压力和板形计算模型,以均匀辊间接触压力分布和板形良好为目标,对机组轧辊辊型曲线进行了优化设计.理论计算表明,优化后的辊型曲线均匀了辊间接触压力分布,降低了辊端接触压力峰值,同时能够提高弯辊力对板形的控制效果.工业生产试验后正式推广使用,支承辊和中间辊掉肩和掉肉现象得到了全面遏制,板形质量得到良好控制.     

板宽对轧辊受力分布的影响规律

轧辊受力分布的形态直接影响轧辊的弹性变形和轧件的出口板凸度.基于影响函数法,对轧机辊系受力和轧辊弹性变形进行计算分析,研究了轧制过程中板宽对轧制压力、辊间压力横向分布的影响.分析表明,边部轧制压力先随着板宽的增大而增大,达到某极值点后又逐渐减小;而随着板宽的增大辊间平均压力增大,压力分布变得不均并向轧辊端部集中;这些规律为不同板宽轧件的轧制规程安排、轧辊磨损的计算分析以及轧件出口板凸度的计算模型与控制提供了基础.     

轧钢机滚子轴承的优化设计与研究

根据四辊热轧机支撑辊用四列圆锥滚子轴承的工作特性,建立了轧机滚子轴承优化设计的数学模型,通过优化求解得到了轧机轴承的最优设计方案.优化结果表明,轧机轴承优化设计可使轴承的额定动载荷提高22%,额定寿命增加85%,优化设计使企业取得显著的经济效益.     

基于改进模拟植物生长算法的高速宽铅带连轧机优化设计

为解决传统优化设计方法设计的铅带连轧机存在的问题,基于改进模拟植物生长算法对其进行了优化。以轧辊对数、轧制速度、轧辊直径、轧制量等为决策变量,轧制铅带质量、设备运行可靠性以及综合经济性为优化目标,通过对模拟植物生长算法的改进,结合高速宽铅带多辊连轧机构建了优化模型。通过实际算例,进一步介绍了该方法的实际运用,同时也证明了该方法在多工艺参数优化设计方面有着独特的优点。     

带钢冷轧过程辊系径向变形的数据挖掘与预报

在带钢冷轧过程中,辊系径向变形会影响带钢的厚度精度,并且难以在线检测.依据自动厚度控制(Autogaugecontrol,AGC)系统固有的测试系统,充分利用采集到的出口厚度、压下位移、轧制力、轧制速度等数据,根据厚差公式进行数据挖掘,对辊系的变形进行挖掘计算.为了解决由于测厚仪安装距离造成的厚差信号滞后问题,在挖掘计算前依据轧制速度进行数据重新匹配和整理,在挖掘计算后采用指数平滑法对计算结果进行平滑,并按照趋势外推法进行当前辊系径向变形值的预报.采用平滑系数自适应算法进一步提高预报精度.将辊系径向变形值的挖掘和预报方法在某四辊轧机轧制数据上进行应用,取得比较清晰的变形规律和完整变形过程.为进一步研究轧辊辊系径向变形规律和补差方法,进而提高厚度控制精度奠定了基础.     

四辊轧机非常态轧制时板形模型的研究

针对四辊轧机工作过程中可能出现的上下左右不对称问题,在大量的现场试验与理论研究的基础上,充分结合四辊轧机的设备与非常态轧制的工艺特点,从辊系弹性变形模型入手,充分考虑到四辊轧机非常态轧制过程中的上下与左右的不对称性,建立一套适合于四辊轧机非常态轧制时的板形模型,编制相应的板形分析与控制软件,利用该模型及软件不但可以定量预报出带材跑偏、不对称辊型、轧制中心线与轧辊中心线不重合、不对称弯辊、不对称窜辊等非常态因素单独或综合作用对轧机成品板形的影响,而且可以定量预报出对称弯辊、对称窜辊、倾辊等常态因素对成品板形的影响。该模型及软件已经被应用到梅钢1420双机架平整机组的板形分析与控制,有效地提高了机组的成品板形质量,板形封闭率从项目开展前的2.5%降低到目前的0.5%以内,给机组创造了较大的经济效益,具有进一步推广应用的价值。