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.     

36辊轧机辊系特点分析

目前世界上轧制生产的金属薄带最薄为0.001mm,多辊轧机最小工作辊径为2 mm。我国为了成卷轧制厚度≤0.001 mm的金属和合金超薄带材,冶金部钢铁研究总院研制了一台工作辊直径为1.7mm,辊面宽度为50mm的36辊轧机。经三年多使用实践证明,轧机运转正常,完全达到设计要求。这台新型轧机创造性地设计为36辊辊系,增大了最外层支撑辊套外径和传动辊直径,成功地解决了工作辊直径为1.7 mm的支撑结构。此辊系运转稳定,操作视角大,有其独特优点。 1.由D/d、L/d和B/h值的变化看,36辊轧机是多辊轧机的发展轧制极薄带钢需要小的工作辊直径,但小直径工作轧辊会产生弯曲,因此需要支撑,于是就由二     

连退平整机横向辊印研究与控制

针对冷轧连退线平整机换辊后带钢表面存在横向辊印的问题,通过一系列试验和分析,确定平整机在换辊闭合机架过程中工作辊辊面损伤导致带钢表面横向辊印缺陷的发生。通过对平整机轧制力控制系统优化改进,将传统的恒参数PID轧制力控制优化为针对不同工况的自适应调节参数PID轧制力控制,减小了平整机机架闭合过程中工作辊与带钢之间的冲击,避免了平整机工作辊辊面损伤,连退产品的横向辊印检测合格率由86.7%提高到99%,基本消除了横向辊印缺陷,保证了带钢的表面质量。     

考虑带钢压下率的冷连轧机最佳工作辊径配置

在分析轧机工作辊径对轧机横向刚度和纵向刚度的影响的基础上,研究了在考虑带钢压下率的情况下冷连轧机的最佳工作辊径配置问题。可以看出,通过优化冷连轧机的工作辊辊经配置有利于减小和消除热轧来料的厚度和板形扰动,提高冷轧成品的厚度和板形控制精度;同时易于冷连轧机来料的咬入,提高冷轧带钢出口轧制速度;配辊方案将冷连轧机工作辊辊径按机架分成两个部分,易于现场工作辊配辊的实现。     

宽带钢冷连轧机门户机架辊形设计研究

利用大型有限元软件Marc建立了轧制过程三维有限元仿真模型,以某1700mm冷连轧机为对象,分析了冷连轧机不同入口厚度和不同架次下的金属横向流动的特点,发现冷连轧机门户机架1#机架带钢厚度最厚、压下量最大,带钢金属横向流动最有条件,为实现凸度和平坦度的解耦创造了基础。提出了一种新的边降控制工作辊辊形即连续变锥度工作辊CVTR（Continuously Variable Taper Roll）,并配套使用VCR（Varying Contact Length Backup Roll）支持辊,提高了轧机的辊缝横向刚度,增强了轧机抵抗轧制力波动而保持不变的能力,为实现板形的良好控制创造了条件。     

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。     

UCM轧机工作辊辊形设计及应用

 UCM轧机采用传统倒角工作辊生产硅钢时,易出现带钢边部拉紧断带问题,影响生产节奏。为解决该问题,自主设计EDC防断带工作辊辊形,通过反圆弧设计减小边部倒角变化率,均匀化带钢边部应力,保证轧机边降控制水平不降低前提下提高生产稳定性。EDC工作辊辊形曲线呈两侧对称分布,单侧包括中间平辊段、防断带控制段和跑偏控制段。由于UCM轧机不具备工作辊窜辊功能,根据产品宽度分布规律划分多个宽度区间,设计多套辊形适应不同宽度区间的轧制。采用数值模拟技术建立带钢轧制三维弹塑性有限元模型,模拟分析了传统倒角工作辊与EDC工作辊辊形的带钢边部应力情况及边降控制效果,结果表明,EDC工作辊辊形对应带钢边部应力明显减小。在相同弯辊力条件下,EDC工作辊辊形对边降改善效果更为明显,在不施加弯辊力情况下,传统倒角工作辊对应带钢边降量为15 μm,EDC工作辊辊形对应带钢边降量为8 μm,边降控制效果优于传统倒角工作辊。辊形参数编写到Python软件实现曲线参数高效自动化求解,能够根据现场辊形使用情况及产品边降需求调整辊形参数大小,具有一定灵活性。将EDC工作辊辊形曲线应用于某1 420UCM酸连轧机组调试,现场板形正常,生产稳定,同板差不超过7 μm达标率由单圆弧辊形32%提升至56%,增幅达到75%,效果提升显著。同时,机组断带率由0.1%控制到0.02%以下。     

冷轧薄带四辊轧机非对称辊系建模

冷轧板带作为钢铁行业的重要组成部分,如何提升带钢质量已成为亟需解决的问题。传统四、六辊轧机工作辊辊径较大,影响板带最小可轧厚度,不利于板带轧薄。薄带四辊轧机为异径单辊传动,采用非对称辊系布置,该结构能有效降低轧制力,减少轧制道次,具有轧制设备重量低、能耗低、生产率高等优点。本文采用Marc软件建立三维有限元模型,模拟实际轧制过程,并通过实验验证了模型的准确性。     

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。     

多宽度无取向硅钢热轧板形控制特性研究

针对无取向硅钢热轧采用多种宽度连续混合编排条件进行同宽轧制的板形控制问题,采用ANSYS有限元软件结合1700热连轧机轧制工艺参数和实测的轧辊辊形,建立了辊系弹性有限元模型.仿真分析发现:在其它轧制条件相同情况下,轧制1300mm左右宽度无取向硅钢凸度最易超标和难以控制;弯辊力对1300mm宽度无取向硅钢的凸度和边降调控范围比1100mm硅钢分别增加56.8%和28.1%;1300mm同宽单位仿真发现,轧制单位中后期带钢整体凸度显著增大的主要原因在于采用常规工作辊的局部"猫耳朵"磨损导致边降显著,不仅中后期无取向硅钢边降不断增大,且占带钢整体凸度的比例不断增大,由前期的42.9%增加到中后期的50.9%和54.1%.