带夹层不锈钢复合板异步轧制力数学模型研究

 为实现带夹层复合板异步轧制力的预报,对直接添加薄板作为中间层的不锈钢复合板进行受力分析,依据各层金属变形特点以及轧件摩擦力方向的变化,将轧制变形区划分为5个分区,考虑复合板单元体截面法向应力与剪应力在各层金属间的线性分布,借助各个分区力平衡方程,建立了带夹层复合板异步轧制力数学模型;研究了剪切屈服应力比、辊径比、摩擦因数比对各层单元体应力分布的影响以及不同压下率下中性点和连接点的位置变化规律;运用MSC.Marc有限元仿真软件,对316L/Ni/EH40复合板进行了5道次异步轧制仿真,轧制变形区受力状态与理论模型基本一致,各道次轧制力大小与理论计算值误差在10%以内,结果表明,本模型可为带夹层复合板异步轧制力精准预报提供理论指导。     

基于奥洛万微分方程的变厚度LP板轧制力模型

 纵向变厚度LP板是钢铁减量化轧制中的典型产品。轧制力模型是变厚度轧制过程关键模型,直接决定产品尺寸精度。通过引入剪切摩擦与奥洛万平衡微分方程,建立变厚度轧制LP板中各个变形区的应力表达式。改变轧制参数以观察变形区内轧制力变化规律,理论计算结果表明,轧制变形区轧件出口位置由楔形角决定,入口位置及轧制力峰值则与压下量有关;同一压下量下趋厚轧制力峰值小于普通轧制,趋薄轧制力峰值大于普通轧制。     

PC带钢热连轧机力能参数研究之一——轧制力的计算

考虑了轧辊交叉对轧制力的影响，建立了ＰＣ热连轧机轧制力计算模型，利用能量变分法和秒流量相等原则计算出前后张力分布，并以其作为边界条件，将变形区离散后，用差分法计算出轧制力的纵横向分布，进而得出总轧制力值。计算结果与实测值吻合。     

考虑辊缝变化的板带热轧动态理论模型

精准的轧制模型是生产优质带材的关键,目前常用的热轧模型仅适用于研究静态轧制过程.当面对变厚度轧制及轧机振动等动态轧制过程时,由于常用的静态模型不包含辊缝变化速度参数,因此其模型结构缺乏完整性.为了对动态轧制进行全面深入的研究,需要建立一个包含辊缝变化速度参数的动态轧制模型.基于Orowan方程,同时考虑辊缝变化速度对带...     

H型钢热轧变形过程的计算机模拟

应用热力耦合有限元法,建立了Ｈ型钢万能热轧过程的数学模型,模拟了不同轧制参数下的热轧变形过程,结果表明,Ｈ型钢的腹板和翼缘在变形过程中有很强的相互牵制作用,交界处金属在不同时刻发生双向流动,增大翼缘压下率有助于翼缘宽展,并降低腹板出口后的纵向残余压应力。     

轧辊直径不等的非对称轧制条件下变形区内的变形分析

为了研究非对称轧制条件下变形区内金属的变形情况,采用三维大变形热-力耦合有限元法,分析了轧辊半径不等的非对称热轧板带变形区内轧件变形的情况,得到了在不同异径比条件下,变形区内应力、应变和应变能量密度的分布规律。结果表明：在非对称轧制条件下会产生不同于普通压缩变形的附加剪切变形,而且异径比越大,产生的附加剪切变形也越大。     

钢铜复合材料深加工变形力能参数研究

利用压力试验机和二辊轧机，在外力和压下方向平行于复合面的变形方式下进行了实验提出了确定变形区应力状态系数Ｑ＿ｐ的方法，建立了Ｑ＿ｐ数学模型。并对Ｑ＿ｐ模型进行了实验验证，表明模型精度较好。     

薄带材轧制的最小可轧厚度理论及数值模拟

 智能制造、电子通信等行业向微型化、集成化方向发展要求不断提升精密轧制带材产品质量,提高厚度精度控制是其中关键组成部分,因此,精密带材轧制过程接触变形区理论研究有着极其重要的意义。以Stone轧制力模型为代表的传统薄带材冷轧理论假设轧辊在接触变形区内保持圆弧状轮廓,利用Hitchcock公式求解接触弧长进而求得平均单位压力,并在此基础上建立了Stone最小可轧厚度理论。在试验及实际生产中很多学者发现有时Stone轧制力计算值与实际值相差甚远,这是由于某些轧制工况下接触变形区内存在中性区,轧辊圆弧状假设不再适用。中性区的存在使轧制力剧烈增大而带材金属延伸变形增加甚微,即轧制难度增大、轧制效率降低。通过对不同厚度薄带材轧制过程进行有限元分析,得到了不同道次压下率下接触变形区轮廓与接触压力分布的变化规律,带材初始厚度越小或道次压下率越大,接触变形区内中性区所占比例越大,接触压力分布趋于椭圆形分布;基于Stone轧制力公式建立了考虑轧制效率的薄带材最小可轧厚度模型,对于一定初始厚度与Stone最小可轧厚度比值,根据轧制工艺参数可计算接触变形区内恰好不存在中性区时的临界道次压下率,以此临界道次压下率为依据可确定高效轧制厚度范围及Stone轧制力模型的适用条件,为精密薄带材轧制生产过程提供理论指导。     

宽厚不锈钢复合板轧制力计算与参数影响分析

 对宽厚不锈钢复合板层间真空热轧制变形过程进行受力分析,将热轧变形区分成I、II两个区间,运用主应力法建立各个区间的力平衡方程,根据边界条件和屈服准则求出各变形区的长度和各变形区所受压力,建立轧制力计算数学模型,在此基础上分析轧制工艺参数对宽厚不锈钢复合板轧制区间内不同应力分布的影响规律。将实际参数代入轧制模型计算公式,应用Matlab编程求得理论计算值,并与实测值进行比较。研究结果表明：轧制力模型可用于预测轧制力的大小,满足工程要求,轧制复合过程研究有助于优化成形工艺、预测产品性能,为今后此类材料的研究开发提供了参考依据。     

冷连轧升降速过程板形控制工艺润滑制度优化

 冷连轧机组在带钢升降速过程中,轧制速度会出现频繁的、较大程度的波动,轧制变形区的摩擦因数也会随之发生较大的波动,引起轧制压力来回波动,从而造成升降速阶段的板形相较平稳阶段的板形而言呈现出大幅度变差的问题。工艺制度优化对于摩擦因数引起的板形问题非常有效,因此,首先分析了不同乳化液浓度、初始温度和流量下的带钢在升降速过程中板形的变化过程。针对升降速阶段板形缺陷,采用分段离散法将带钢分别沿横向和纵向分成若干条元,提出升降速过程中板形横向目标函数和纵向目标函数,进而构造出升降速过程中板形动态变化目标函数,实现对轧制过程中板形波动在横向和纵向上的综合控制。由于乳化液浓度和初始温度在轧制过程中无法改变,所以结合板形目标函数,以带钢不发生打滑和热划伤、各机架轧制力不超过限定轧制力为约束条件,提出乳化液浓度和初始温度优化设定函数;乳化液流量优化针对频繁变化的局部浪形缺陷能够起到有效控制,因此乳化液流量一般随轧制速度呈非线性变化,以出口板形波动最小为控制函数,以不发生打滑和热划伤、各机架乳化液总量不超限为约束条件,提出乳化液流量跟随速度优化函数。最后将优化模型应用于国内某钢厂冷连轧机组,根据优化前后轧制力分布、带钢板形云图可知现场应用效果良好。     

超高强钢冷轧过程轧制力计算的改进模型

 为了解决采用圆弧模型计算超高强钢冷轧过程轧制变形区轧辊压扁曲线误差较大的问题,充分考虑到超高强钢的轧制特点,通过分析不同压扁半径下轧辊压扁曲线的变化规律,构造出新型轧辊压扁曲线函数模型,给出了该函数中轧制变形区接触弧长特性参数与轧辊压扁曲线特性参数的求解方法。基于此,根据弹塑性理论中的变形与应力关系,推导了入口弹性变形区、塑性压下变形区以及出口弹性变形区单位轧制压力分布计算过程,建立了超高强钢冷轧过程总轧制力计算模型。并将其推广应用到某钢厂2030冷连轧机组,验证了该模型的计算准确度。结果表明,超高强钢冷轧过程轧辊压扁曲线用二次函数表示,更能准确反映轧辊压扁状态,其计算结果与实际值具有较高的吻合度。同时,为冷连轧机组生产超高强钢产品极限轧制能力的评估与轧制规程的制定提供了理论依据。     

粗轧过程中轧制力和宽展的预测与分析

 板带轧制数学模型是实现自动控制的基础,高精度的数学模型是提升产品质量和市场竞争力的重要保障。在热连轧粗轧过程控制中,轧制力和宽展是关键参数,其模型精度不仅会影响粗轧轧制规程的设定,而且会影响最终热连轧带钢产品凸度。以矩形板坯热连轧粗轧过程为研究对象,针对轧制变形区建立了三维运动许可加权速度场,在此基础上充分考虑自然宽展效应,基于刚塑性材料的第一变分原理,采用可变上限积分法对塑性变形、剪切功率和摩擦功率进行积分获得变形区总功率泛函。利用Matlab优化工具箱对总功率泛函进行最小化,得到了轧制力、宽度分布的理论解。最后利用理论模型计算数据回归得到了板坯宽展及速度场中的加权系数模型。将基于所提出模型的轧制力和宽展预测值与现场实测值及部分有关学者所建立模型的预测值进行了对比,结果验证了所建立模型的准确性。研究得到的宽展模型和速度场加权系数表达式可以方便、灵活、快速地应用到粗轧现场中,为更高质量热连轧带钢产品的生产奠定了坚实基础。     

热连轧低合金钢边部横裂形成原因分析

通过采集现场过程数据,从温度、成分、相变、晶粒形貌、轧制变形应力等方面对低合金钢Q355B宽规格钢板在热连轧过程中产生边部横向裂纹缺陷的原因进行机理分析.结果 表明,宽规格低合金钢边部横向裂纹产生原因与板坯宽度方向温度均匀性相关,边部局部温度过低导致两相区和非再结晶区域轧制,边裂区晶粒度尺寸和形貌与正常区有明显差异,从...     

高线轧机特高轧制速度下轧件变形行为研究

用纯铁作为试验原料,进行了特高轧速的生产试验,结果表明原料某部位晶粒大,轧后对应部位晶粒也大, 某部位晶粒小,则轧后对应部位晶粒也小,在精轧机出口速度为100 m/s、变形速率相当于2 880 s -1 的条件下,轧件 并未仅产生表面变形,轧件的变形也已渗透到轧件的中心。坯料晶粒均匀,轧后轧件的晶粒也均匀。但从轧件纵 截面的晶粒形状看,轧件中心晶粒沿纵向稍有伸长,表面晶粒沿纵向稍有压缩,这是由于孔型轧制的特殊性造 成的。     

精确接触边界条件下热轧带钢轧制力的仿真研究

在流面条元法基础上，将带钢与轧辊的接触面视为三维曲面，结合塑性力学中斜面上应力的求解法，给出了接触表面上的精确应力边界条件，建立了单位轧制压力与变形区内部应力的关系，实现了对板带轧制三维应力和变形的精确分析和计算。热轧带钢轧制力的仿真研究结果表明，新算法(改进算法)的计算精度高于旧算法。     

一种改进的板带在线控制算法的研究

为了提高板带轧制力的计算速度和计算精度,提出了离散块元法。该法是将变形区划分为有限离散单元,考虑剪切变形作用,经BP神经网络训练获取其各种工况下的剪切变形因数模型而建立的高速计算模型,在平面变形条件下实现了对板带轧制力的预测,经该方法建立的轧制力计算模型具有较高的计算精度和计算速度,并在现场中得到了应用。     

铸轧薄带的边部斜裂纹形成机理

 为了控制铸轧薄带产品质量,降低铸轧工艺本征裂纹导致的断带风险,针对铸轧薄带的边部斜裂纹展开研究,提出边部斜裂纹形成的直接原因为侧封与熔池间的换热使熔池边部的Kiss点高度局部提升。该处薄带进入铸轧塑性变形阶段的初始厚度局部增大,由此引发的斜向剪应力导致了边部斜裂纹的产生。建立了熔池的热-流耦合数值仿真模型,分析了Kiss点高度沿铸轧辊宽度方向上的分布规律,结果显示熔池边部的Kiss点高度高于熔池中心。建立了热-力耦合数值仿真模型,分析了变厚度薄带热轧时其塑性变形区内的应力分布状况,结果显示斜向剪应力集中分布于后滑区边部,其方向与后滑区金属的流动方向一致。仿真结果验证了所提出的边部斜裂纹形成机理的合理性。     

马钢CSP热连轧机轧制力模型的研究

基于将轧制变形区划分为若干微单元的思想,对轧制变形区内轧制力影响因素变化规律进行研究,根据Von-Mises塑性变形方程,建立单位轧制压力的数学模型。经现场生产数据验证,轧制力计算偏差在10%以内,具有较高的计算精度和效率。     

极薄带轧制变形区轧辊压扁试验与有限元模拟

 极薄带在轧制及平整过程中,工作辊的弹性压扁对轧制压力的分布有很大影响,传统的轧制力模型已经不再适用。为了在极薄带板形板厚控制过程中得到准确的轧制力,Fleck提出了新的轧辊压扁模型。针对Fleck模型进行试验研究,同时进行有限元模拟分析。试验过程中使用合金工具钢轧辊,轧制不同厚度的轧件,通过显微镜测量变形区各部位的厚度,得到变形区轧辊的近似轮廓形状。试验与有限元模拟结果表明,随着轧件厚度的减小,变形区出现了明显的中性区,但是很难出现Fleck模型中提到的弹性卸载区,因此计算极薄带轧制力时可以忽略中性区内的弹性卸载区以简化轧制力模型。     

异步轧制取向硅钢的织构形成与转变机理

采用异步轧制方式将０．７５ ｍ ｍ 厚的工业取向硅钢板材冷轧至０．３５ ｍ ｍ ,然后用工业退火工艺对板材进行热处理,研究了剪切变形条件下的织构形成与转变机理。结果表明：双向轧制能有效地消除剪切应力导致织构组分偏离的影响,并获得比常规轧制板材更为理想的冷轧织构组态;亚表层上形成较强的｛１１１｝＜ １１２＞ 织构可能是源于不同于其它层的特殊形变方式;脱碳退火后板材亚表层上的Ｇｏｓｓ晶粒与绝大多数晶粒都有单轴重合的取向关系,这种特殊性可能是Ｇｏｓｓ晶粒在二次再结晶退火中能够异常长大的一种机制。