平整轧制过程中工作辊粗糙度衰减模型

 针对以往平整工序工作辊表面粗糙度衰减模型仅仅考虑轧辊材质与轧制公里数影响,而忽略所平整带钢的特性以及轧制压力等工艺参数作用,造成辊面实际粗糙度预报误差较大以致影响成品带钢表面粗糙度的控制精度问题,充分结合平整轧制过程的设备与工艺特点,通过大量的理论研究与现场试验,在从微观层面分析了平整轧制过程中工作辊表面粗糙度衰减机理的基础上,不但考虑到工作辊表面硬度、表面原始粗糙度的影响,而且考虑到平整轧制过程中的单位轧制压力及单位摩擦应力的作用,建立了一套适合于平整轧制的工作辊表面粗糙度衰减模型,编制出了相应的工作辊表面粗糙度预报软件,并将其应用到某1 420平整机组的生产实践,取得了良好的使用效果,提高了成品带钢表面粗糙度的控制精度,为机组创造了较大的效益,具有进一步推广应用的价值。     

工程实用平整轧制压力模型及其自学习技术研究

针对传统的以赫希柯克公式为基础的轧制压力模型不适合于平整轧制的问题,经过大量的现场数据回归与理论分析,充分考虑到不同平整机组的设备工艺特点与实际工况,综合轧制速度、变形抗力、张力、伸长率等平整轧制工艺参数的影响,根据平整轧制过程轧辊与带材交界面处接触弧更具平面性质而非圆柱表面性质的特点,在罗伯茨平整轧制压力模型的基础上,提出了一套工程上实用的平整轧制压力计算模型,同时给出了相应的模型自学习方案,并将其应用到宝钢冷轧薄板厂1220平整机机组的生产实践,95%以上的钢卷轧制压力预报值与实际值的相对误差在10%以内,达到了工程要求,取得了良好的使用效果,具有进一步推广应用的价值.     

平整轧制力模型分析

针对八钢1535单机架平整机的生产工艺特点,以轧件和轧辊接触表面的边界条件为依据,建立了单位压力的平衡微分方程式.考虑平整轧制时轧件的弹性变形,将变形区划分为弹性区和塑性区,根据轧件的变形和表面平衡方程导出轧制压力沿轧件接触弧的分布公式;利用边界条件,确定了轧件与轧辊的接触弧长;通过对各个变形区轧制压力分布的积分,得出计算总轧制压力的公式,从而建立了计算轧制压力的实用模型.并结合现场实际对模型进行验证与分析,从而确立了较为准确的平整机轧制力控制模型,也为机组产品质量精度等级的提高、板形调控及辊形优化提供了坚实可靠的基础.     

平整轧制压力预测模型比较

针对平整工艺和平整流组成的特点，采用刚性，弹塑性，全滑动和边界润滑等不同模型，进行了平整轧制压力预测模型的理论分析与模拟实验研究，结果表明：当压下量小于5％后，轧辊的弹性变形和钢板的弹性恢复对轧制压力的影响很大，不能忽略，采用边界润滑弹塑性模型计算得到的平整轧制压力较边界润滑刚性模型更接近实验值。     

薄带钢轧制过程模拟

建立了带钢轧制过程有限元模型,考虑轧辊弹性变形以及材料加工硬化、应变速率对带钢变形抗力的影响,模拟更加符合实际工况。计算结果表明,薄带轧制区轮廓存在扁平的中性区,轧制压力会显著增大。传统圆弧轧辊理论不再适用于薄带轧制计算。对模型二次开发,编制自动建模程序及界面,方便离线工程应用。     

大型筒节轧制力预报模型

 根据筒节和轧辊的几何关系,得到了筒节上下表面接触弧长的几何方程;根据现场数据和有限元方法,得到了筒节上下表面接触弧长的变形方程;结合几何方程和变形方程,并基于赫希柯克公式计算了考虑弹性压扁的筒节接触弧长。由于筒节外端对轧制力的影响远远大于接触摩擦的影响,结合接触弧长模型和材料变形抗力模型,基于现场数据和优化算法,优化得到了外端应力状态影响系数,从而建立了大型筒节轧制力预报模型。结果表明：上下辊的接触弧长不等,上辊接触弧长稍大于下辊接触弧长,上辊压下量大于下辊压下量,上辊和下辊的接触弧长之比约为1.3左右;将模型应用到筒节轧制中,计算轧制力与实测轧制力平均误差为9.2%,模型计算精度较高,能够满足工业应用要求。     

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。     

不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程板形翘曲行为

 针对不锈钢/碳钢复合板在平整轧制过程中极易出现不均匀延伸并导致板形翘曲的行为,建立了不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程的有限元数值模拟模型,对已实现工业化批量生产的不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程的不均匀变形行为及其可能导致的板形翘曲缺陷进行数值模拟研究。在此基础上,对比分析了均质板、非对称不锈钢/碳钢复合板以及对称不锈钢/碳钢/不锈钢复合板平整轧制过程板形的遗传与演变规律,发现仅非对称不锈钢/碳钢复合板在平整轧制过程中极易产生板形翘曲缺陷,同时对比分析了平整和常规轧制对非对称不锈钢/碳钢复合板轧后翘曲缺陷的影响。揭示了不锈钢/碳钢复合板厚向分层特征以及复合板尺寸参数、平整工艺和平整机设备参数等对其板形翘曲缺陷的影响规律,研究表明,对复合板尺寸参数而言,平整过后翘曲高度与厚度比呈正比。对于平整工艺而言,当等张力平整轧制时,平整过后翘曲高度与张力呈正比;当不等张力平整轧制时,前张力的变化对平整过后翘曲缺陷的影响较大;同时平整过后翘曲高度与轧辊和碳钢层表面摩擦因数呈反比。对平整设备参数而言,平整过后翘曲高度与碳钢层表面接触的轧辊辊径、入口侧防皱辊抬起高度以及不锈钢层表面接触轧辊偏向入口侧的距离均呈正比关系。最后,采用轧制试验对数值模拟结果进行了验证,证明了复合板平整轧制模型的准确性。基于上述研究结果,提出了相应的工艺对策,为金属复合板平整轧制过程的板形翘曲控制提供了理论依据。     

基于离散微单元算法的轧制力模型研究

采用微单元的离散解析方法建立了带钢塑性变形的计算模型,对轧制变形区内轧制力影响因素的变化规律进行研究.根据Von-Mises塑性变形方程,建立单位轧制压力的数学模型.针对轧辊压扁半径与轧制力计算的耦合现象,采用计算机迭代计算的方法完成轧制力的解耦计算.经大型工业轧机生产数据验证,轧制力计算偏差在10%以内,具有较高计算精度和效率.     

基于辊缝动态摩擦方程的铝板冷轧机垂振机理分析

针对高速铝板轧制过程中频繁出现的冷轧机垂直振动现象,结合轧制工艺润滑原理和机械振动理论,建立基于辊缝动态摩擦方程的轧机垂直振动模型.该模型由辊缝几何形状模型,轧辊-轧件工作界面的动态摩擦模型,变形区内的正向轧制应力、摩擦应力分布模型,以及单机架铝板冷轧机二自由度垂向系统结构模型组成.同时,为研究轧辊-轧件工作界面动态摩擦机制影响下的冷轧机垂振机理及系统稳定性,采用某厂单机架铝轧机设备及工艺参数,搭建Matlab/Simulink平台,分别模拟仿真轧制压力和正向轧制应力曲线,验证该模型的有效性;并讨论分析了变形区混合摩擦状态,轧辊-轧件表面粗糙度、轧件入口厚度与系统稳定性的关系.      

非光滑带钢在粗糙轧辊平整轧制过程中表面微观形貌的转印行为与演变规律

针对平整轧制过程不同用途带钢对表面微观形貌的特殊要求,在批量跟踪电火花毛化轧辊、磨削轧辊和冷轧后带钢表面微观形貌的基础上,建立工作辊与带钢都可考虑真实表面粗糙峰的带钢表面微观形貌轧制转印生成模型,采用工业实验验证了仿真模型的准确性,并据此模型分析轧制前带钢已经具有表面粗糙度分别大于、等于、小于轧辊表面粗糙度时,带钢表面微观形貌的轧制转印行为与遗传演变规律。提出了负转印和转印饱和的概念,定义了两种极限轧制转印状态的描述指标— —负转印最大和转印饱和,研究发现当带钢表面粗糙度小于或等于轧辊表面粗糙度时,存在负转印最大点和转印饱和点;当带钢表面粗糙度大于轧辊表面粗糙度时,负转印最大点和转印饱和点重合。在此基础上,采用负转印最大点与转印饱和点对应的临界板宽轧制力,描述带钢表面微观形貌的遗传及演变规律,并系统仿真分析带钢屈服强度、带钢轧前表面粗糙度、轧辊表面粗糙度等工艺条件参数对于负转印最大点与转印饱和点对应的临界单位板宽轧制力的影响规律,发现随着带钢屈服强度增大和轧辊表面粗糙度增加,该临界单位板宽轧制力均增大;随着带钢表面粗糙度增大,负转印最大点对应的临界单位板宽轧制力增大,但转印饱和点对应的临界单位板宽轧制力却减小。      

冷轧带钢计算轧制压力斯通公式图表的计算

通常,我们在用斯通公式计算冷轧带钢轧制压力确定轧辊弹性压扁后的变形区长度时,由于方程复杂,比较难解,一般采用图解法,但当图解法误差较大时,会影响到实际计算精确度,这里进行推导介绍该方程根的通式,连续叠代3～4次即可满足要求。     

异步轧制搓轧区几何参数

为研究异步轧制搓轧区的几何参数,根据力平衡方程和秒流量相等的原则,建立了无张力条件下不同变形区组态的中性角和搓轧区比例计算模型,并按中性角取值对不同变形区组态进行划分。在三区组态的条件下,分析讨论了异速比、摩擦因数、轧件厚度和压下率对搓轧区比例的影响。搓轧区比例是决定异步轧制在降低轧制力、最小可轧厚度和得到细化组织工艺条件的重要参数,搓轧区比例计算模型的建立,为异步轧制工艺参数的设定提供了理论依据。中性角和搓轧区比例计算式经过试验验证,与实际值吻合。     

铝材轧制加工过程中的摩擦特点及其影响

摩擦在铝材轧制生产过程中起着至关重要的作用，它影响着产品质量、轧辊的磨损和轧制过程的力能消耗。本文在分析铝材轧制过程摩擦特点、摩擦磨损机理的基础上，着重分析了摩擦对轧制过程、轧制压力、变形区、最小可轧厚度和产品质量的影响。采取合适的工艺润滑，是减少摩擦与磨损，降低轧制压力，提高生产效率和产品质量的有效途径。     

基于数据挖掘的冷轧轧制力优化方法研究

针对广泛应用的Bland-Ford-Hill冷轧轧制力工艺模型,通过挖掘现场实际数据隐含的规律,对其变形抗力和摩擦因数的模型参数进行优化,以提高轧制力计算精度。首先,推导由轧制力计算变形抗力和摩擦因数的逆计算算法,采用L-M非线性多项式回归方法对变形抗力和摩擦因数的模型参数进行优化回归计算,建立轧制力优化算法;然后,根据现场海量的实际数据,采用数据挖掘的方法,使用上述优化方法计算更加符合现场实际的变形抗力和摩擦因数的模型参数。优化结果在线运行后,轧制力精度明显提高。     

热轧轧制压力数学模型的研究

对热轧变形区工件进行受力分析 ,建立了塑性变形方程 ,考虑轧件在出口处存在弹性变形区的影响 ,以及采用轧辊表面与金属流动的摩擦系数实验模型 ,对塑性方程进行求解 ,得到热轧轧制压力的理论解 ,经与生产实测大量数据进行对比分析 ,说明其有良好的计算精度 ,并用于红冶钢厂小型材连轧辊位设定及连轧无套微张力控制 ,取得了良好的效果     

冷轧带钢单位轧制力横向分布公式

轧制力是冷轧过程的基本方程之一。用能量法导出了单位轧制力横向分布公式P=φ_(min)(△h(z)/Rv)~(1/2)。考虑了轧辊弹性变形、板形、摩擦、轧制速度及张力,给出了φ_(min)的确定方法。本公式能提高冷轧过程的数学模型精度,计算简便,适用范围广。     

轧辊弹性压扁对中厚板轧制压力预报精度影响的研究

建立中厚板轧制压力计算模型,分别采用简单轧制情况和考虑轧辊弹性压扁情况下轧件与轧辊接触面积计算模型来预报轧制压力,分析轧辊弹性压扁对中厚板轧制力预报精度的影响。结果表明,在中厚板轧制过程中考虑轧辊弹性压扁的情况下,当预报轧制压力小于实测值时,轧制压力的预报精度提高;当预报轧制压力大于实测值时,轧制压力的预报精度降低。     

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。     

钢板带轧制力能参数CAD及其计算

在IBM-PC/XT微机上进行板带轧制的轧制压力,轧制力矩计算并校核主电机和轧辊强度,可以提高精度,节省人力和时间。计算误差在工程允许范围内。