液压缸非线性特性影响下的含动态间隙轧机辊系振动特性及控制北大核心CSCD

为抑制四辊板带轧机垂直方向的振动,首先,考虑动态间隙影响下的分段非线性弹性力,建立分段非线性弹性力与动态轧制力共同作用下的轧机辊系动力学模型,使用平均法求解出该系统的幅频特性方程。然后,以轧机实际参数仿真液压油弹性模量变化时辊系的时域特性和频率特性,得到了对辊系振动行为的影响规律。比较辊系在不同液压系统参数变化下幅频特性响应的变化规律,通过分岔特性分析液压缸参数变化对系统振动行为的影响,得到了系统周期稳定运行时的参数区间。最后,设计状态反馈控制器实现对动态间隙轧机辊系的振动控制,并通过幅频特性和分岔特性可知,控制器能够有效减弱动态间隙对轧机辊系稳定性的影响,并抑制辊系的混沌行为,为抑制轧机辊系振动提供了理论参考。     

四辊轧机辊系刚柔耦合动力学建模研究

板带轧机的工作稳定性取决于系统的动力学特性,其中轧辊沿轴线方向的弯曲变形运动是影响板带厚度和表面质量的主要因素。几种运动形式相互影响、耦合作用,令轧机辊系成为一个复杂多变量动态系统。为综合考虑轧制过程中轧辊不同振动形式之间的耦合效应,同时考虑工作辊动特性与轧制外载荷动态增量之间的相互作用关系,本文分别建立了辊系刚柔耦合动力学模型、轧机系统刚性振动耦合动力学模型和轧制变形区耦合动力学模型。通过建立的四辊轧机刚柔耦合动力学模型体系,对轧制过程进行动态控制,仿真分析了轧制过程中轧机辊系和变形区内轧件的动力学特性。     

基于动态摩擦和分段刚度的热轧机水平振动行为分析

考虑工作辊振动时轧制界面间摩擦力的变化状态,以及工作辊水平方向轴承座撞击牌坊的情形,建立了相应的动态摩擦模型和分段刚度模型,并基于此建立了热轧机水平方向非线性振动模型。研究了线性阻尼项、动态摩擦力三次非线性项、分段刚度项以及外扰幅值变化下热轧机水平振动系统的幅频特性。最后,研究了外扰力变化下热轧机振动系统的分岔行为,发现外激幅值的变化可以使振动系统进入混沌状态,并且存在倍周期分岔通向阵发性混沌和混沌运动等显著现象,这正是引起带钢呈现明暗相间条纹的原因之一。上述研究内容为抑制热轧机辊系振动和参数的优化提供了理论依据。     

四辊平整机轧制过程辊系变形有限元分析

针对1800mm四辊平整机板形控制的弯辊力预设定问题,采用非线性弹塑性有限元法,建立四辊平整机轧制过程三维计算模型。模型将辊系弹性变形与轧件弹塑性变形耦合在一起,进行统一建模与分析,研究了不同轧制工艺下轧辊压扁、辊系弯曲变形及辊缝形状的分布规律,得出了工作辊弯辊力对辊系变形和辊缝变化的影响关系。计算结果可为建立平整机板形控制的弯辊力精确预设定模型提供理论依据。     

拉弯矫直机维护与保养的探讨

通过对拉弯矫直机组的结构及工作原理的分析,研究了拉弯矫直机组辊盒的装配精度,确定了辊系装配与板形的关系,重点探讨分析了拉弯矫直机组在使用过程中的注意事项、辊盒维护保养关键点,并通过控制拉弯矫直机组辊系的开口度、工作模式,调整铜合金带材经拉弯矫直机组后板形的变化。结果表明,严格控制辊系精度、开口度,保证辊系尺寸小于0.01mm,使得铜带材的板形优良,达到小于5I的精度。     

厚板轧机轧制区接触状态的有限元分析

应用大型非线性有限元软件MSC.Marc,建立了三维动态弹塑性全辊系有限元模型,对四辊轧机轧制厚带钢的过程进行模拟。与以往模型相比,该模型充分考虑了由于窜辊、辊形、单侧驱动等客观因素带来的辊系不对称特点,最大程度上减少了假设。基于模型,深入研究了不同带钢宽度时,轧制区轧件与工作辊间接触压力及摩擦力的三维分布情况,对研究厚板四辊轧机与带钢的接触状态及相关问题的解决,提供了理论依据。     

铝板带冷轧过程中辊系变形的模拟计算

针对铝板带冷轧过程中弯辊力的预设定问题,采用非线性有限元仿真软件ABAQUS建立了辊系的三维弹塑性有限元模型和工作辊的热凸度模型,通过改变模型的边界条件进行有限元求解,分析了板带轧制过程中弯辊力变化对辊系的弹塑性变形影响以及工作辊的热变形特征,并将模拟结果与某厂生产现场采集的数据进行比较。结果表明弯辊力对板形对称缺陷的改善效果明显,并得出弯辊力的最佳设定值约为300 k N;分段冷却使工作辊热凸度减小了约25μm;二者配合使用使工作辊横向承载辊缝值分布趋于均匀,板带板形趋于良好。     

1400 mm十二辊轧机轧制薄带的板凸度控制

将轧件塑性变形轧制压力计算与十二辊轧机辊系弹性变形的MSC. MARC有限元计算相结合,建立了十二辊轧机轧制薄带的板凸度控制的计算方法。通过预设轧件板凸度计算的轧制压力以及在该轧制压力作用下1400 mm十二辊轧机辊系之间的弹性变形迭代计算,确定了轧机中间辊单侧锥度变化对ST12薄带板凸度、辊系之间的压力分布以及工作辊位移影响规律,同时通过优化计算辊系的中间辊单侧锥度变化,使该轧机轧制的ST12薄带产品横向同板差平均下降超过35%,其生产的0. 1～0. 3 mm厚度薄带产品板形控制达到0. 5～1. 0 mm/2 m以下,从而有效提高该轧机轧制的薄带板凸度和板形控制能力。     

拉伸弯曲矫直机弯曲辊系稳定性仿真研究

运用ADAMS软件建立了拉伸弯曲矫直机弯曲辊系的模型,重点对弯曲辊系的各辊接触进行了分析,仿真分析了各辊磨损对弯曲辊系稳定性的影响,为弯曲辊系的设计提供了理论依据,分析了各对称辊存在辊径差时对弯曲辊系的影响,当支撑辊辊径差较大时,工作辊质心位移在水平方向会出现周期性的波动,导致轧辊与带钢出现周期性的滑动,影响带钢的表面质量,严重时会导致带钢表面周期性明暗条纹。     

轧机微尺度可控辊系研制

在笔者提出的轧机辊系微尺度行为可控理论框架下，经过对2200mm铝箔中轧机工作辊轴向力进行大量的在线测试，开发研制了2200mm铝箔中轧机微尺度可控辊系。该辊系具有工作辊和支承辊平行度调节、工作辊轴承座和机架窗口间安装间隙的控制、工作辊辊系空间自位、轴向力可视检测及热补偿等性能。在800-1550m／min不同轧制速度下的工业试验结果表明，通过微量调整工作辊相对支承辊的交叉角可以改变作用于工作辊的轴向力大小，甚至改变其作用方向，将轴向力控制在轴承寿命允许限度之内；显著增加工作辊轴承座固有频率以改善其振动特性，证实了微尺度可控辊系理论框架的正确性，为根治长期困扰2200mm铝箔中轧机工作辊止推轴承(双列角接触球轴承)短寿烧损和轧机被迫降速运行的病状奠定了理论基础。     

十二辊CR轧机工作辊对中间辊轴向移动力分析研究

中间辊轴向移动力是CR轧机中间辊在线调节的重要力能参数，本文将工作辊与中间辊的接触看成是两个相互作用的圆柱体的接触，利用预位移-滑动摩擦理论分析了工作辊对中间辊的轴向移动力，推导出了CR轧机工作辊对中间辊轴向移动力的数学表达式。     

2200铝箔中轧机微尺度可控辊系机理试验

针对渤海铝业有限公司2200mm铝箔中轧机工作辊止推轴承短寿的问题，在2200mm铝箔中轧机现有辊系，进行十多次工作辊轴向力工况在线测试的基础上，开发研制丝杠千斤顶，安装于其轴承座和机架窗口之间，进行轴向力可控试验。结果表明，工作辊轴向力的大小通过微量调整同支承辊之间的交叉角大小可以减小或增大，甚至改变其作用方向。在总轴向力中所占比例最大的是轧辊交叉引起的初始轴向力分量和有隙轴承座水平振摆引起的波动轴向力分量，本试验可以将其控制为最小。证明笔者提出的轧机微尺度可探辊系理论是正确的，它为解决长期困扰渤海铝业有限公司2200铝箔中轧机工作辊止推（双列角接触球）轴承短寿烧损和被迫降速运行的问题奠定基础。     

基于刚柔耦合技术的平整机窜辊阻力仿真分析

某钢企冷轧厂一台四辊平整机正常工作时,工作辊与带钢边缘接触部位磨损严重,工作辊在线窜辊是解决此现象的可行技改方案之一。本文针对技改方案中工作辊窜辊阻力计算的难点,在两平行滚动接触圆柱体产生轴向相对移动时轴向窜动阻力公式的推导的基础上,探索基于刚柔耦合技术分析的动力学仿真模拟计算新方法,仿真结果与理论计算基本吻合,验证了仿真结果的正确性,为轧机窜辊改造和设计提供了新思路。     

四辊轧机辊系间的轴向摩擦力对辊系轴承寿命的影响

四辊轧机工作辊轴承和支承辊止推轴承失效的主要原因是它们在工作中所受的轴向载荷过大。工作辊与支承辊轴线的不平行引起其接触面的轴向相对滑动 ,由此产生轴向滑动摩擦力 ,使轧辊轴承最终失效。通过对辊系的分析 ,给出了解决该问题的新的设计思路 ,对新轧机的设计和旧轧机的改造具有指导意义     

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。     

Statically determinate characteristics of microdisplacement in a four-high mill

Contemporary high-speed four-high mills are statically indeterminate structures because of microdisplacement of their components. This displacement involves movement of the chock in the stand window. In this paper, regular micro-scale dynamic cross between the work roll and the back-up roll is discussed. This dynamic cross results in excessive axial force and causes frequent burning loss of the end-thrust bearing of the work roll. A gyroscopic effect and a propelling mechanism due to friction force are proposed as the causes of the dynamic cross. Experiments confirmed the existence of micro-scale dynamic cross throughout the whole rolling process. To prevent dynamic cross between the rolls, a roll system that is a statically determinate structure has been designed. This markedly decreases burning loss of the end-thrust bearing.     

四辊轧机轴向力研究

四辊轧机工作辊轴承及支承辊止推轴承失效的主要原因是轴向力过大.辊系各轴线不平行引起辊子间有轴向相对运动的趋势,在轧制压力作用下该轴向相对运动趋势使辊子间产生轴向静摩擦力,这就是产生轴向力的主要原因.通过调整机架窗口衬板和轧辊轴承座衬板,保持辊系各轴线的平行度,可显著降低轴向力,理论分析和实验结果一致.     

五次CVC辊型曲线的设计

结合上海梅山钢铁集团公司热轧板厂的实际条件,分析了五次CVC辊型,运用凸度比和轴向力最小化相结合的方法,确定出了五次CVC辊型曲线的系数。实际计算结果表明,该法能够设计出符合实际要求的五次CVC辊型曲线,不仅可以控制边浪和中浪,而且对四分浪也具有一定的控制能力。     

中厚板厂2500mm精轧机工作辊窜轴问题分析与改进

分析了济钢中厚板厂2500mm精轧机工作辊在钢板轧制过程中出现窜动的原因,并给出了相应的改进措施。有效的减少了精轧机工作辊窜轴现象的发生,保证了精轧机的稳定运行和产品质量。