有限元法计算铝带轧机的辊系变形

用ANSYS有限元方法建立了铝带轧机辊系变形数学模型。分别计算了不同轧件宽度时各轧制道次辊缝处轧辊的变形，以及工作辊与支持辊间的压扁和压力的轴向分布。分析了不同轧件宽度时各道次铝带的比例凸度及对板形的影响，与现场板形目测情况吻合。该计算方法可用做厚度大于0.1mm的铝带轧机辊系变形数学模型。     

铝箔轧制中辊端压靠的有限元分析

将铝箔轧机辊系及轧件统一考虑建立了有限元分析模型,分别计算了模型在冷辊(开始轧制)和热辊(稳定轧制)状态下,铝箔轧机辊缝内轧制压力的轴向分布规律;判断了辊端压靠的发生;说明了压靠对铝箔板形的影响。     

二十辊森吉米尔轧机板形调控性能仿真研究

为深入研究二十辊森吉米尔轧机的板形调控性能,研究开发了专用于分析二十辊轧机板形控制性能的辊系一轧件一体化仿真模型及软件工具,对国内某厂硅钢和不锈钢轧制用二十辊森吉米尔轧机辊系及轧件的变形行为进行了仿真计算,得到了不同工况下承载辊缝曲线、ASU调节特性、第1中间辊轴向横移对边降的控制能力、第2中间辊随动辊凸度对板形调控性能影响、辊间接触压力分布等结果,进而分析了轧制过程中各板形控制手段的调控能力.     

森吉米尔二十辊轧机第一中间辊横移影响特性分析

通过建立森吉米尔二十辊轧机辊系变形模型,计算分析了第一中间辊轴向移动对板形的影响,得到随着第一中间辊横移量的增加,轧件边部减薄现象有明显改善;轧件边部单位宽度轧制力明显地减小,而轧件中部单位宽度轧制力微小的增加;轧件中部前张应力逐渐减小,边部前张应力逐渐增加。通过该模型的建立和分析,为森吉米尔二十辊轧机实际生产带钢提供了理论参考。     

速度对极薄铝箔轧制的影响

将有限元静力分析软件ANSYS/Multiphysics对铝箔轧机辊系的计算结果——工作辊辊形作为已知辊形,利用有限元显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,将工作辊视为刚性体,轧件作为变形体,分别模拟了0.045mm入口厚度的铝箔在不同轧制速度时的轧制过程,得到了不同的出口板厚分布及板形值,分析了速度变化对极薄铝箔轧制的影响,提出了极薄铝箔轧制宜采用的最佳速度制度。     

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借助非线性有限元软件Marc,采用弹塑性有限元方法对十八辊轧机辊系进行了模拟,计算模型对辊系的弹性变形与带钢的弹塑性变形按照接触问题进行耦合分析。利用此模型,得出了轧制力对辊系弯曲变形的影响以及辊系弯曲变形沿轧件宽度方向的分布,并分析了轧机工作辊的不同方向弯曲变形情况,由对计算结果的分析可以为该轧机的辊系设计提供理论依据。     

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。     

四辊板带轧机全宽度辊缝横向刚度分析

承载辊缝的横向刚度表示承载辊缝凸度抵抗轧制力波动而保持不变的能力。为分析板带轧机整个辊缝宽度的板形控制特性,提出了轧机全辊缝横向刚度的概念。以实验室四辊板带轧机为研究对象,利用三维弹塑性有限元模型,建立了耦合支撑辊轴承箱、轴承、轧辊和轧件的有限元分析模型,分析了轧件宽度、压下率、变形抗力和张力对辊缝内各点横向刚度的影响。研究结果表明,辊缝内各点横向刚度随着轧件宽度和张力的增加而增大,随着压下率和变形抗力增加而减小。     

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。     

四辊板带轧机辊颈载荷分布及板形影响因素分析

板形是板带材产品的重要质量指标之一。辊系弹性变形是影响板形的主要因素,轧机辊颈载荷分布直接影响轧机的辊系弹性变形,因此精确分析辊颈载荷分布对板形控制和轴承使用有着重要的意义。针对实验室四辊可逆冷轧机,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,基于显式动力学建立了耦合支撑辊轴承、轧辊和轧件的三维实体模型,分析了板宽、摩擦因数、张力和压下量等因素对支撑辊辊径载荷分布和板凸度的影响,对四辊板带轧机板形控制和轴承使用提供了理论支持。     

张力对大宽厚比铝箔板形的影响

将有限元静力分析软件ANSYS/Multiphysics对铝箔辊系的计算结果———工作辊辊形作为已知辊形,利用有限元显式动力分析软件ANSYS/LSDYNA,将工作辊视为刚性体,轧件作为变形体,分别模拟了大宽厚比条件下(宽厚比为1656、3118)0.32mm、0.17mm厚度的铝箔轧制过程,得到了改变前后张力时,两种厚度铝箔不同的板形,分析了张力变化对两种厚度铝箔板形的影响,提出了铝箔轧制宜采用的最佳张力制度。     

板宽对轧机刚度影响的实验研究

轧机的横向刚度和纵向刚度对于板带轧制而言非常重要,横向刚度直接决定着轧出的板形是否良好,纵向刚度对于板带纵向厚度控制具有重要意义。然而以往学者对于轧机刚度的研究大多停留在理论计算和数值模拟上,缺乏实验的支撑,因此本文主要通过实验的方法,在350 mm四辊可逆冷轧机上轧制不同宽度的工业纯铝板,研究了轧件宽度对轧机纵向刚度及轧机横向刚度的影响规律。并且在研究宽度的影响因素之前,首先研究了轧制速度对刚度的影响,并取得最优轧制速度,在最佳轧制速度下进行实验研究,实验结果显示板带轧制在速度较低并轧制和辊身相近宽度规格的板材时,所获得的厚度精度最高,板形最为良好。所得结论为得到良好的板形及厚度的精确控制具有基础性指导意义。     

在线高精度热轧铝板带横向厚度计算模型

分析了轧件宽度、轧制力、工作辊直径和弯辊力对出口板带厚度分布的影响。将在线横向厚度计算模型看成是有载辊缝和带材出口弹性恢复量的线性组合,利用快速辊系弹性变形的计算方法求得有载辊缝。考虑到在线应用,将大量数据进行分析处理,得到了在线有载辊缝的数学模型。将其与带材出口弹性恢复量的计算模型结合,得到了板带横向厚度计算模型。该模型既考虑了轧制过程中一些不对称工艺参数对轧辊变形的影响,同时也考虑了轧件横向流动对厚度分布的影响。对在线横向厚度计算模型进行了验证。结果表明,在线横向厚度计算模型计算精度高,计算速度快,是在线板形控制的有效方式。     

带钢冷连轧轧件辊系一体化仿真研究

针对带钢轧制过程中金属横向变形对带钢板形的生成存在影响的问题，根据最小能量原理建立了可分析轧制过程中金属横向变形的轧件三维变形力学模型和数值解法，将之与基于二维变厚度有限元法的辊系弹性变形专用仿真软件相结合，形成了辊系弹性变形和轧件三维塑性变形的一体化仿真算法和软件系统。在此基础上，以某厂1420mm冷连轧机组末机架为研究对象，对板形生成过程进行了仿真分析。     

四辊轧机轧辊弹性变形解析模块的开发

采用影响函数方法开发了四辊轧机轧辊弹性变形解析模块，完善了辊间压扁和工作辊压扁影响函数计算模型，克服了轧辊压扁影响函数计算过程浮点数被零除的缺陷，提出了平滑指数和收敛指标取值的处理方法，有效地解决了四辊轧机辊系弹性变形计算精度及收敛问题。该模块适应于普通四辊轧机、PC轧机和CVC轧机轧辊弹性变形计算，为热轧带钢板形控制提供了解析工具。     

四辊板带轧机实际弹跳曲线系数的确定方法

在轧制力作用下轧机的弹性变形由牌坊弹跳和辊系弹跳相互叠加产生。轧机实际弹跳曲线随轧件宽度变化,受轧制力、轧辊压扁的影响变得更加复杂。介绍了一种通过确定宽度补偿系数K_B和轧辊压扁补偿值e,对全辊面零压靠获得的轧机牌坊弹跳曲线进行压扁补偿,获得反映不同宽度规格轧制时轧机实际弹跳方程的方法,并将其简化成C₀~C₇相关系数表述的轧制模型,明显提高了轧件头部厚度控制的水平。     

四辊轧机的辊型设计及辊型调整

1.轧辊弯曲挠度的计算若忽略轧件轧制后弹性恢复的变形,则板材沿宽度的形状及尺寸决定于轧制时轧辊间的辊缝形状及尺寸。影响四辊轧机辊缝形状的因素是:(1)热膨胀;(2)磨损;(3)弹性压扁,包括变形区轧辊的弹性压扁和工作辊与支承辊间的弹性压扁;(4)弹性弯曲;(5)原始磨削形状。变形区工作辊与轧件接触引起的弹性压扁只对板材边部有影响(边部变薄),辊型设计时一般可不予考虑,只对轧制单一品种(带钢宽度不变)的四辊轧机以及多辊轧机装置有轴向调整机构时才必须考虑。实验研究指出,四辊轧机轧辊间纵向相互弹性压扁的分布曲线(图1)和纵向压     

热带粗轧机组宽度变化规律的实验研究

采用铅作为模拟材料，对热带粗轧机组平辊立轧及随后水平轧制时轧件宽度变化规律进行了实验研究。分析和比较了宽展行为及头、尾部失宽行为与变形工艺参数之间的关系，并得到了相应的数学模型。     

四辊轧机轴承载荷分布及辊系弹性变形

为准确分析四辊板带轧机滚动轴承的载荷分布及其对板形的影响,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立了包含支撑辊轴承及轴承座组件、轧辊和轧件的四辊轧机三维实体同步耦合有限元分析模型,通过对比和分析咬入阶段、稳定轧制阶段和抛钢阶段各列滚动体的受力情况,得到了轧制过程中轴承载荷的分布规律;与传统有限元计算模型相比,新建模型的轧件横向厚度分布计算结果与实验结果吻合较好。     

现有冷带轧机改造途径(二)——WC—350轧机板形控制的研究(Ⅱ)

本文用矩阵法求解了支撑辊的锥度对轧件板形的影响,并用迭代法求解了支撑辊与工作辊接触长度,分析了WC轧机的受力与变形状态,实验结果证明理论分析是正确的。