高温带钢的局部宽度内压屈曲及后屈曲分析

根据工业生产中最主要8种带钢浪形(即板形缺陷)的浪形函数和其对应的带钢纵向不均匀伸长率的横向分布,抽象出产生此浪形的局部内压屈曲过程的位移函数和端边界外力条件,然后分别运用弹性薄板小位移理论和大位移理论建立了屈曲和后屈曲变形模型,并使用能量法进行了求解。在过去对常温态带钢此类问题研究的基础上,对高温态带钢的此类屈曲变形进行理论分析和数值计算,获得了各种工况下的屈曲条件和瓢曲生成路径。     

带钢平整轧制板形控制行为及效应的研究

定义一项板形控制效应描述指标——极限纵向塑性延伸应变差和两种区别反映板形控制行为的带钢平整轧制塑性变形状态——板形调控有效状态和板形调控饱和状态,应用ABAQUS有限元软件对平整轧制过程进行三维弹塑性建模及仿真研究,揭示带钢屈服强度对板形控制行为与效应的影响规律,解释高强/超高强度带钢平整轧制板形控制困难现象。带钢的极限纵向塑性延伸应变差与屈服强度呈正比例关系;当带钢宽度方向上压下量分布不均匀程度较小时,带钢处于板形调控有效状态;当带钢宽度方向上压下量分布均匀程度较大时,带钢处于板形调控饱和状态;当带钢处于板形调控有效状态时,压下量与前后张应力对纵向塑性延伸应变差分布影响很小,当带钢处于板形调控饱和状态时,压下量与前后张应力对纵向塑性延伸应变差分布有更明显影响。     

薄带钢拉矫机浪形矫平过程机理建模及有限元验证

采用弹塑性力学分析方法,针对拉伸弯曲矫直机用于对具有初始位移缺陷(瓢曲浪形)薄带钢的浪形矫平过程进行机理建模,推导建立以带钢规格材质及初始浪形参数、拉矫工艺参数和拉矫机相关设备参数为自变量的拉矫变形过程浪形矫平功效的解析预测模型。通过定义拉矫过程中带钢宽向进入塑性变形的屈服区域边界位置作为中间变量,以及依次分别建立各项输入条件与屈服位置的关系、屈服位置与工艺条件的关系,建立浪形矫平预测模型的多变量微分方程组。为了验证该机理模型的正确性,分析初始浪形、材料强度、带钢尺寸等初始条件以及弯曲辊半径、拉矫张力等工艺条件对拉矫机对于带钢浪形的矫平改善能力的影响,并应用ABAQUS软件另行建立同样条件下薄带钢拉弯矫直过程的有限元模型,经计算并对比计算结果,两种方法的结果吻合良好。     

薄宽带钢横向瓢曲行为的解析研究

基于艾利应力函数和S. Timoshenko最小功原理建立了薄宽带钢横向瓢曲变形的全新力学分析模型和计算方法,获得了其前屈曲应力场分布的表达式,并同时运用伽辽金虚位移原理解法获得了其临界屈曲载荷;进一步推导得到了不均匀载荷作用下薄宽带钢横向瓢曲变形的后屈曲摄动求解方法及相应数学表达式,计算获得的后屈曲模态与局部拉伸实验得到的瓢曲模态符合良好。     

连续退火炉内带钢的热态大挠度变形分析

带钢在连续退火前,无论是呈板形良好的平直状态,还是具有某种瓢曲浪形,但是经过连续退火后其往往不能保持原来的几何状态,会发生明显的大挠度变形。通过深入现场对这一现象长期跟踪,建立了退火炉内带钢热力学行为的力学模型,并运用ANSYS有限元软件仿真研究了其变形机理和各影响因素的影响大小和规律。研究结论对于宝钢2030连续退火线改进工艺、减少热瓢曲有指导作用。     

冷轧极薄带钢复杂板形翘曲变形行为研究

针对极薄镀锡基板(马口铁)冷轧生产中出现的一类新的复杂板形翘曲缺陷,通过测量分析其翘曲位移模态并与常见的板形C翘及L翘等简单板形翘曲缺陷比较而将其命名为反向C翘缺陷,通过力学建模及模拟计算提出该反向C翘类板形翘曲缺陷产生的力学机理——带钢横截面上各点的纵向延伸在厚度方向存在差值并且该差值沿宽度方向呈复杂不均匀分布所导致的带钢复杂弯曲变形行为。在板形同向C翘研究基础上,抽象建立带钢反向C翘的初应变驱动弯曲变形力学模型,分别推导建立带钢反向C翘变形的解析模型和样条有限元模型及相应求解算法,两种方法的计算结果可相互验证模型及算法的正确性并都与工厂实际存在的反向C翘现象取得一致。研究揭示带钢板形C翘的变形规律与影响因素,获得板形C翘与带钢纵向延伸在厚度方向的差值沿宽度方向的分布形式的关系,发现当此延伸差值沿带钢宽向呈均匀分布或者对称抛物线分布形式时将对应产生不同曲率及翘高的同向C翘,当此延伸差值沿带钢宽向呈不均匀线性分布或者不均匀单调非线性曲线分布形式时将对应产生不同曲率及翘高的反向C翘,进一步还发现如果此延伸差值沿带钢宽向呈更为复杂的曲线分布形式时将会对应产生更为复杂的C翘模态,计算给出了3种典型对称复杂延伸差分布形式所导致产生的对称周期性C翘模态。将生产中所见的反向C翘和仿真预测到的周期性C翘,纳入本课题组前期研究提出的带钢平直性缺陷分类,建立新的带钢平直性缺陷分类。     

LVC工作辊在超宽带钢热轧机的应用

分析了超宽带钢轧机的板形控制特性,指出其在板形控制方面的不足.为增加超宽带钢热轧机的板形调节能力,开发了线性变凸度(LVC)工作辊,实现板形调节与带钢宽度成线性关系,其板形控制性能优于CVC技术.建立了LVC工作辊的板形控制策略模型,在超宽带钢热轧机上实现了长期稳定应用.生产实绩表明,LVC工作辊可显著提高带钢的凸度控制精度,对凸度控制要求严的供冷轧料和凸度难控制的高强度管线钢,其凸度控制在50±18mm的比例可达96%以上.     

带钢高温态横向瓢曲的理论与试验

对连续退火生产线上处于高温态的薄宽带钢的横向瓢曲的生成机理提出一种新的解释,认为传统认知的横向瓢曲是横向温差造成的所谓“热瓢曲”的论断并不正确,带钢横向瓢曲的主因是由于带钢宽向中部局部区域张力集中导致不均匀拉伸变形造成的局部屈曲,即类同于冲压成形中的起皱皱曲变形,并通过解析分析和数值计算研究揭示出带钢横向瓢曲变形过程的力学规律;借鉴YBT试验方法,以冷态下的板料不均匀拉伸试验验证了解析分析方法和数值计算模型的正确性;研究提出了抑制连续退火炉内带钢“热瓢曲”现象的一系列对策措施,用于宝钢股份2#连退机组取得成功。     

冷轧带钢拉矫工艺仿真参数修正方法的研究

带钢浪形导致带钢沿宽度方向上张力分布不均,在无浪处大于平均张应力,浪形越大,无浪处的张应力也越大。这一现象使得在有限元模型中计算出结果与实际结果差距较大。考虑到浪形对拉矫过程的影响,提出了冷轧带钢拉矫工艺仿真参数修正方法—板宽缩减比例系数K,并给出具体算法。通过两个现场案例与仿真结果的比较,验证了板宽缩减比例系数在研究拉矫工艺仿真应用上的有效性。不仅可以通过板宽缩减系数修正有限元模型中带钢施加的张应力,提高仿真结果的准确性;也为优化现场工艺参数提供了计算依据。     

冷轧板形测量值计算模型的研究与应用

为了得到准确的板形测量值,通过分析板形辊的结构与板形测量原理,制定板形测量信号的标定及滤波处理方法。为了补偿带钢横向厚差对板形测量的影响,建立轧后带钢横向厚度分布模型,把各个测量段处的带钢厚度引入张应力分布计算模型中,提高了带钢张应力分布计算的精度。根据带钢与板形辊的接触状态设定带钢边部板形测量值的补偿计算模型,用于修正未被带钢边部全部覆盖的传感器所测径向力。针对轧制过程中板形辊上某些传感器会出现故障的情况,制定故障测量段的插值计算方法。给出由各测量段板形测量值向若干个特征点处板形值的转换模型,简化板形控制系统中的数据处理过程。板形测量值计算模型已用于1450冷连轧机的板形控制系统改造中,经现场应用表明,模型具有较高的精度,为冷轧板带生产实现精确的板形控制提供条件。     

热轧带钢板形设定控制在莱钢的研究与应用

首先对热轧带钢板形设定控制进行了深入的研究,然后对过程自动化控制系统中板形设定的详细过程进行了分析和探讨,板形设定控制的应用使得产品成材率大大提高,获得了很好的应用效果。     

热轧带钢更换规格卷取温度分析及其补偿研究

热轧带钢卷取温度是反映热轧带钢性能指标的重要参数之一,介绍了某700 mm热连轧机层流冷却的组成及其工作原理,针对其具体情况,基于实时数据,应用数据挖掘工具,从理论和工艺的角度分析了控冷过程中热轧带钢更换规格温差大问题产生的原因,得出了热轧带钢更换规格的规律,并应用回归统计建立了温度补偿模型,进行了实验研究,实验结果表明,应用数据挖掘技术从立体的现场数据中得出热轧层流冷却控制模型的做法,对提高控冷精度,优化生产工艺具有一定意义。     

冷轧薄板中浪板形缺陷的屈曲及后屈曲理论与轧试验研究

针对冷轧过程中常见的中浪板形缺陷,建立其产生全过程也即屈曲及后屈曲变形的解析计算的力学模型和求解方法,为了验证计算结果,在试验轧机上进行试验轧制研究.在试验中,通过设计不同的工作辊初始辊形轧制出各种不同大小的中浪浪形模态,并实测得到中浪浪形的几何参数和对应有关的轧制试验的设备与工艺参数以及轧件的规格与材质参数.运用所建...     

板带失稳临界应力的参数化计算方法研究

平直度是衡量板带质量好坏的重要指标,板带失稳临界载荷是是研究平直度的关键参数。基于弹性力学板带失稳理论,通过参数化有限元计算方法求出板带在轧制过程中产生中波和边波两种浪形时的失稳临界载荷,从而求出板带翘曲临界应力系数kcr。由kcr得到发生中波和边波时的失稳临界应力公式。得到一种弹性力学板带失稳理论和参数化有限元计算方法相结合的快速求解板带失稳临界应力的方法。运用该方法可以通过残余应力快速的对带钢平直度做出准确判断。     

热轧带钢温度场在线计算方法研究

热连轧生产过程中,精确的带钢温度场计算模型是保证带钢板形质量、尺寸精度及组织性能的重要前提,其计算速度与精度是当前制约温度场在线计算的重要因素。在分析现有模型的基础上,考虑轧制时带钢对周围环境的热辐射、带钢与周围流体介质的对流换热、带钢与工作辊之间的热传递、带钢变形生热以及带钢与工作辊之间的摩擦生热,基于合理的物性参数和假设条件,采用二维交替差分法建立精轧区带钢温度场计算的通用算法。结合热连轧生产线的实际生产条件,运用C++建立精轧机组带钢温度场在线计算模型,得到各机架出口带钢横断面的温度分布。通过对比模型计算的宽度方向温度分布值与实际测量值,结果表明整体分布趋势一致,温差控制在15℃以内,相对偏差均值为0.56%,计算时间仅用46 ms,验证了热轧带钢温度场计算方法在线应用的可行性。     

针对钢卷局部突起缺陷治理的辊型优化技术研究

为解决由冷轧来料带钢断面形状不良而引起的钢卷局部突起缺陷,提出了以合理控制带钢断面形状和比例凸度为目标的热轧工作辊辊型优化方法,利用合理的辊型曲线来补偿磨损辊型等因素对带钢断面形状的不良影响。基于实际生产状况与轧制板形理论的研究建立了优化设计数学模型,设计了辊型曲线并进行了优化计算分析。生产试验表明,优化辊型明显改善了冷轧来料带钢断面形状,钢卷局部突起缺陷治理效果显著,给企业创造了巨大的经济效益。     

横切机组矫直过程板形变化机理及其预报模型

充分考虑横切矫直机组设备和工艺特点,对矫直机组成品板形的变化机理进行了分析,并在此基础上进行了试验研究,探究矫直辊系对板形的影响,得出矫直机组的矫直过程是通过对带钢的多次弯曲拉直实现的;对试验数据分析处理后,进行带钢所受矫直辊的压应力和摩擦力求解,得出矫直过程板形变化数学模型,从而建立了一套完整的适合横切机组矫直过程的板形预报模型。在此基础上编制了相应的横切机组矫直过程板形预报软件,该软件能够快速求出矫直后带钢的板形分布。将软件应用到某1220横切机组的生产实践,可以明显地看出矫直后带钢的板形计算值和实测值几乎相等,板形预报结果符合现场生产实际。     

冷轧带钢虚拟仪器板形测控系统及其应用

针对大宽厚比冷轧带钢复杂板形测控问题,从板形检测单元划分、工艺误差综合补偿、非对称高次板形模式识别、板形统计评价和板形手段协同调控等角度,详细地分析了影响板形测控精度和调控效率的物理机制,并基于机理-智能协同调控模型和虚拟仪器平台,研制了新型的冷轧带钢智能板形测控系统。首先,细化板形检测单元有助有改善带钢边部板形的检测效果,同时还能提高复杂板形缺陷的识别精度;其次,根据各板形控制手段的响应时间和调控特性,实施分层次的组合调控策略,能够充分利用各板形控制手段的调控潜力,避免不同板形控制手段的性能冲突;此外,对在线板形实施智能统计评价,可以准确评估轧机板形控制特性和轧后带钢板形指标,有助于优化板形测控模型。工程案例表明,新型的虚拟仪器板形测控系统闭环周期缩短在100ms以内,板形控制在61以内。     

热轧钢带边部局部高点成因分析与改善方法

热轧带钢横截面的局部高点是板形质量的重要指标,板边部局部高点是由于钢带凸度偏小及精轧工作辊边部的不均匀磨损造成的。通过提高带钢凸度,减小精轧工作辊不均匀磨损、采用边部润滑和合适的窜辊模式、改变轧辊的原始凸度和辊型及控制轧制过程中带钢的楔形量等是解决热轧板带局部高点的有效途径。     

轧制过程轧辊磨损数学模型试验研究

利用自行开发研制的DTW-166热磨损试验机,研究了高铬铸铁、高速钢轧辊的磨损量与工艺参数的关系。分析了现场轧制过程中正在使用的轧辊磨损模型,对该数学模型在结构上进行了改进,利用各种条件下的大量试验数据,回归得到热轧带钢轧辊磨损的数学模型。该数学模型的建立为提高设定计算中的板形控制功能提供了理论基础。