SP侧压过程中不对称变形条件的测量及对板形的影响

文章针对热轧过程中影响SP(sizing press)侧压调宽后板坯形状的不对称变形条件,设计了一套在线测量装置,并对SP侧压生产中的实际变形条件进行了测量,根据测量结果,采用数值模拟研究了SP侧压调宽过程中各种不对称变形条件对板坯形状的影响。测量及研究结果表明,板坯两侧存在温度差,工作侧温度比传动侧温度高40℃左右;在侧压方向,传动侧模块比工作侧模块超前约0.03s,在同步方向,传动侧模块比工作侧模块超前约0.04s,在垂直方向两模块都存在位移;上述板坯两侧的温度差、以及模块运动在侧压方向和同步方向的不同步,对板坯形状的影响不大;导致板坯尾部在SP侧压后出现翘曲的主要因素,是垂直方向上的不对称变形条件所致;而导致侧弯的主要原因,则是由于板坯进入SP之前的对中不良,当板坯中心线偏向工作侧10 mm以上时,板坯经过SP侧压后明显朝工作侧弯曲。     

热带粗轧机组立轧变形规律研究

以铅为模拟材料，对热带粗轧机组平辊立轧变形规律进行了实验研究，分析了稳定轧制阶段表征立轧时轧件断面特征的４个参量，及非稳定轧制阶段头、尾部最大狗骨高度非稳定行为，失宽行为，鱼尾长度与立辊直径、侧压量、板坯来料厚度及宽度之间的关系，并建立了新的数学模型．     

入口侧辊板非对称接触轧制时的变形效应

针对中厚板轧制时前端部板形翘曲这一生产中常见的技术问题，在轧机上通过静态压缩，轧制试验，观察，分析了入口侧辊板非对称接触对轧制过程的影响，探讨了轧制时变形区几何形状系数l/h对轧件前端部翘曲的影响规律，指出入口侧辊板非对称接触轧制时，金属沿高向变形与流动，应力分布呈非对称状态，使金属沿高向上的纵向流动不均匀，这是导致轧件出辊缝后前端部翘曲的主要因素之一。     

热带粗轧机组立轧稳定轧制变形规律的实验研究和有限元分析

本文采用铅作为模拟材料，对热带粗轧机组平辊立轧变形规律进行了实验研究，得到了表征立轧稳定轧制阶段时轧件断面特征的四个参量与侧压量、立辊直径、板坯来料厚度及宽度之间的关系。并首次提出用超薄单元近似处理奇异点的新方法，采用全三维刚塑性可压缩有限元法对立轧稳态过程进行了理论解析，所得结果和实验结果符合较好。     

热带粗轧机组立轧非稳定轧制阶段变形规律的实验研究

采用铅作为模拟材料，模拟比１∶１０，对热带粗轧机组平辊立轧时非稳定轧制阶段变形规律进行了模拟实验研究。分析和比较了头、尾部最大狗骨高度非稳定行为、失宽行为、鱼尾长度与立辊直径、侧压量、板坯来料厚度及宽度之间的关系，并建立了新的数学模型。     

热连轧带钢立-平辊多道次轧制热力耦合三维有限元模拟

对热连轧Q345B窄带钢精轧立-平辊多道次轧制进行了三维热力耦合有限元模拟,分析了轧制过程中轧件温度场、等效应力-应变场及轧件表面特征点流动规律。结果表明,模拟计算的带钢断面中心点温度及平轧各道次稳态轧制压力与实测值吻合良好;宽度方向轧件边、角部与中心温差较大是导致边部金属应变不协调,上翻至带钢边部表面的主要原因;轧件角、边部由于冷缩效应存在一定拉应力,会影响轧件角部缺陷的愈合或扩展;采用立辊侧压调宽对轧件边部减薄和翻平宽展可能造成的边部缺陷有明显的改善作用。表面节点位置变化规律可为现场轧制生产中轧件边部缺陷的溯源分析提供便利。     

摩擦系数对宽厚板轧制宽展影响的数值模拟

采用有限元软件MSC.MARC,建立了宽厚板轧制过程三维热-力耦合有限元模型。利用上述模型对实际宽厚板轧制过程进行模拟,对比模拟宽展和实测宽展,证明了模型的可靠性。通过对4种典型尺寸轧件轧制过程的模拟,得到了摩擦力和摩擦系数在接触弧上的分布规律,以及摩擦系数与轧件边部形状和平均宽展对应的变化规律。结果表明,轧件自由表面处宽展量随摩擦系数的增大而减小,厚度对称面处宽展量随摩擦系数的增大而增大,而轧件的平均宽展量随摩擦系数的增大而减小。当板坯宽度减小、压下量增大时,随摩擦系数增大,平均宽展量减小的趋势更明显。基于以上模拟结果,将摩擦系数对宽展的影响规律引入芝原宽展计算公式,修正后公式计算结果与模拟结果符合较好。     

立轧狗骨形状模型的研究现状与展望

实际生产中多采用平立交替的轧制方法来控制热轧产品宽度。在立轧过程中,由于轧件的宽厚比大,变形主要集中在板坯边部,形成狗骨形状。本文介绍了狗骨形状产生的原因,以及国内外学者对狗骨形状模型的实验和理论研究现状;概括了压下率、立辊直径和板坯厚度对狗骨形状的影响规律,并对立轧狗骨形状的进一步研究进行了展望。     

热连轧带钢头尾鱼尾形状模拟控制研究与应用

针对某钢厂1500热连轧机组粗轧区轧制过程的工艺特点,利用ANSYS/LS-DYNA建立了立辊/水平辊轧制的三维弹塑性有限元模型。研究了带钢在不同的立辊侧压量、水平辊压下量、板坯的原始宽度和厚度对轧后中间坯头部和尾部形状变化规律的影响,建立控制头尾形状的短行程控制曲线模型用来改善头尾形状。通过现场实际应用可以看出,此短行程控制模型能够有效的减少头尾失宽及鱼尾长度,从而减小头尾切损量,提高成材率。     

定宽机定宽过程轧制力有限元分析

为了研究板坯定宽过程中不同变形区内轧制力的变化情况，利用有限元的方法建立了板坯定宽有限元模型，系统地模拟了板坯定宽的全过程，得到轧制力随时间变化的规律，为制定板坯的侧压规程提供了理论依据。     

立辊辊槽磨损对板坯断面形状的影响

针对热连轧粗轧段板坯在线调宽生产中立辊辊槽的磨损对轧制后板坯截面“狗骨”形状的影响,本文基于弹塑性有限元理论,利用有限元软件MSC．Marc,对在不同侧压量下,采用新立辊、磨损中、磨损后立辊和磨损的理想极限平立辊四种轧制条件下对应的板坯截面形状变化进行了仿真分析。得出了立辊辊槽磨损对“狗骨”形状的影响规律,随着磨损加深,立辊辊槽宽度增大,“狗骨”形状明显。     

热轧定宽机减宽过程对板坯质量的影响

定宽机是热轧带钢生产线的重要设备,其作用是增大热轧工序板坯减宽量,从而采用相同宽度的板坯可以生产不同宽度的产品,提高连铸工序生产效率。在定宽过程中,板坯会产生镰刀弯、头部翘曲、头尾失宽、起拱等质量缺陷,影响后续轧制过程的稳定性。通过采用DEFORM 3D平台进行有限元模型仿真计算,确定了保持板形质量良好条件下的最大减宽量,研究了定宽工艺对头尾失宽量和定宽机设备参数对板坯锻后形状的影响规律。将研究结果应用于生产,避免了减宽过程中板坯缺陷的产生。     

A comparative study of slab deformation under heavy width reduction by sizing press and vertical rolling using FE analysis

A detailed comparison between the quality of slabs formed by sizing press and vertical rolling mill is presented. ABAQUS/explicit commercial finite element software with elasto-viscoplastic constitutive model for material is used to study the geometric characteristics and deformation pattern during width reduction in these processes. Finite element models developed for both sizing press and vertical rolling processes are validated by comparing their results with experimental data available in literature. Parametric studies are performed using validated finite element models for sizing press mill to determine the effect of input process parameters such as initial slab width and thickness, width reduction and transfer pitch on the process outputs such as dogbone formation, head and end fishtail profiles, width necking at the leading end of the slab and slab edge quality. Similarly, developed finite element models for vertical rolling are used to investigate the effects of different input parameters on the slab deformation after passing through a vertical rolling stand with the aim of comparing the two width reduction processes. According to the results, benefits and drawbacks of each width reduction method are discussed. The enhancing effect of subsequent horizontal rolling after sizing press and vertical rolling processes on the final slab thickness is also presented.     

Deformation behavior of a slab with width reduction in a hot mill

The deformation of a slab with various width reductions has been investigated using a rigid-plastic finite-element analysis. A commercial finite-element code was used to analyze a dog-bone profile, mean thickness, length of slab, and longitudinal width profile after edging and horizontal rolling. The deformation behavior of a slab in a heavy edger mill was also compared with deformation in a sizing press. It was found that the sizing press followed by horizontal rolling is more efficient in width reduction than deformation by a heavy edger mill followed by horizontal rolling. The finite-element analysis results for the deformation of a slab also show reasonable agreement with measurements from an actual mill test, and from physical modeling experiments.     

走停式定宽机的机构分析和运动仿真

定宽机作为连铸连轧生产线的关键设备,在我国主要靠进口,使用中存在一定的盲目性。对德国西马克的走停式定宽机的机构组成、动作原理、机构自由度进行了分析；用SolidWorks对定宽机侧压模块进行三维建模,用SolidWorks Motion对侧压模块进行了运动仿真。研究结果表明：锤头对板坯的侧压过程控制在主电机转角为248°~360°范围内为宜；锤头在板坯宽度方向上运动的最大速度为352 mm·s-1,最大加速度为1648 mm·s-2,单侧最大位移为160 mm。通过将仿真曲线与实际运动状态进行对比,验证了仿真数据的正确性。     

日钢2 150 mm热轧带钢产线薄板坯轧制技术的研究

针对日照钢铁有限公司生产的薄板坯产品竞争力不足、库存压力大、市场销量有限以及利润较低等问题,决定采用常规热轧生产线实现70～95 mm薄板坯的轧制。基于日照公司2 150 mm半连续热轧产线,分析了其采用薄板坯的技术难点,即存在加热易出现板坯塌头、粗轧板坯温降大及易出现扣翘头,无法实现自动卸卷的问题。为此,对薄板坯加热工艺、轧制工艺进行了改进。根据加热炉结构选择居中定位装钢和低温快出的模式,以防止薄板坯端部烧弯塌头;为满足偏薄规格生产的工艺要求,对粗轧轧制模式、轧制速度和除鳞模式进行了优化,炉后除鳞至精轧入口板坯温降减少43 ℃;修改卸卷小车的最大行程至1 140 mm, 实现了自动卸卷功能且卷形良好。通过对传统热轧带钢产线工艺的优化改进,采用薄板坯生产出合格的花纹板,实现了挖潜增效的目的。     

热连轧带钢调宽技术研究进展

市场对带钢产品需求的多样化要求热连轧生产过程中对板坯进行在线调宽以实现连铸与连轧之间板坯宽度上的衔接。按照轧制过程调宽技术的发展历程,分别就大立辊调宽以及定宽机调宽技术从应用、结构组成、调宽方法、调宽原理、性能特点等角度进行了分析,并重点分析了这些调宽技术在结构改造及板形控制等方面的研究进展情况。     

基于三种群粒子群差分进化算法的热连轧粗轧负荷分配优化

在高强度带钢的生产过程中,粗轧中间坯的板形对精轧生产的影响越来越明显,主要表现为中间坯实际凸度和精轧入口预报凸度偏差过大而导致精轧凸度分配不合理。采用三种群粒子群差分进化寻优算法,以粗轧中间坯凸度最优为主要目标,对粗轧负荷分配进行了优化设计,实现了负荷分配优化设定。并对理论计算和现场实际生产数据进行了比较,在粗轧进行负荷分配优化可以明显降低中间坯凸度,保持凸度控制的稳定性。这说明通过优化负荷分配设定来控制中间坯凸度具有明显的效果和可行性。