基于有限元法数值模拟的冷连轧弹性压扁模型的研究

在采用弹塑性有限元法模拟五机架四/六辊冷连轧轧制过程的基础上,采用拟合函数法得到轧辊弹性压扁后的辊形曲线函数,据此计算轧辊弹性压扁曲率半径。该模型与常用的Hitchcock公式相比,计算的压扁半径能使轧制力计算值更接近实测值,提高了轧制力的预设定精度。     

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。     

极薄带轧制变形区接触轮廓及接触压力分析

轧制力模型的准确性对轧制过程中轧件厚度的控制起着决定性的作用。传统的轧制力模型假设轧辊为圆弧形,但是随着极薄带厚度的减小,变形区接触弧长远远大于轧件厚度,此时轧件已被压扁为非圆弧形轮廓。针对上述问题,Fleck基于赫兹接触理论准确求解了变形区轧辊轮廓,从而建立了新的轧制力模型,但是,Fleck解析方法比较复杂,针对不同的轧制工况建立了不同的计算方法。为了建立简化的解析方法,不仅统一了整个变形区轧制压力与摩擦力的表达式形式,而且忽略了中性区弹性卸载现象。通过对比简化模型计算结果与Fleck模型计算结果、实测的变形区轮廓,验证了简化解析模型的准确性。利用该简化模型分析了不同因素对变形区接触弧轮廓及接触压力分布的影响。结果表明,随着来料厚度减小、工作辊弹性模量减小、压下量增大,变形区轧辊弹性压扁越来越严重。     

冷轧接触变形区长度计算公式的商榷

本文讨论了用代数运算直接决定轧辊弹性压扁时接触变形区的长度。其结果符合实测值,同图算法相比,误差不大于±5％。确定冷轧轧制力时,必须考虑在变形区中因轧辊弹性压扁而使变形区长度增大这一因素。在实践中,往往由于不能准确地决定出接触变形区的长度,而得不到比较准确的轧制力     

冷轧带钢轧制力高精度快速仿真模型的研究

采用微分单元法，考虑了轧辊和轧件的弹性变形，导出了冷轧生产中的轧制压力模型，避免了复杂的微分方程求解。同时采用有限元法对经典轧辊压扁半径和变形区长度公式进行修正，汲取了有限元法的准确性和解析模型快速性的优点。此模型采用较小的自适应系数即可用于实时动态仿真。仿真结果与轧制压实测值吻合较好，该模型在冷轧生产中具有重要的意义。     

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。     

轧辊弹性压扁下冷轧轧制力数学模型的研究

在冷轧轧制中,轧辊会发生严重的弹性压扁,对轧制力计算产生影响。考虑轧辊弹性压扁,建立平均单位轧制力数学模型,有重要意义。以卡尔曼单位压力平衡微分方程与采利柯夫解为基础,建立平均单位轧制力数学模型。     

中厚板轧机弹跳模型的数值分析和应用

针对普通4辊中厚板轧机将辊系弹性变形分解成3个部分：支撑辊挠曲变形、辊间压扁和工作辊压扁，并利用轧辊弹性变形的数值解法一影响函数法对这3部分变形进行了分析，得出了轧辊半径、轧辊凸度、轧件宽度和轧制力等因素对辊系弹跳的影响规律，并提炼出相应的高精度回归模型。同时对传统轧机弹跳模型进行改造，提出更加完备的轧机弹跳模型。利用该模型可以很方便地计算轧辊辊径、凸度和轧件宽度对轧机弹跳的影响。通过与X射线测厚仪测试结果相比较可知，模型预测误差小于0．12mm，有利于负公差轧制。     

冷连轧过程控制数学模型研究

轧制力的计算受变形抗力、摩擦系数、轧辊压扁等多种轧制因素影响,是一个非线性关系.对冷连轧轧制力模型进行了研究,考虑轧制变形区内金属塑性变形和入、出口弹性变形,采用将变形区离散化的方法,建立冷连轧机轧制力数学模型.经实践数据检验,该轧制力模型的计算结果误差小,能较好的满足生产需要.     

冷轧轧制力数学模型的研究

在冷轧薄板时轧辊会产生弹性压扁,对轧制力影响较大。本文作者以卡尔曼单位压力微分方程与采利柯夫解为基础,并考虑轧辊弹性压扁,将实际接触区划分不同的区域,根据不同区域的边界条件,建立了更准确的单位轧制压力的数学模型。该模型对实际生产具有一定理论意义和实用价值。     

5+1型轧机高强钢五道次模式轧制规程优化

 某钢厂新建主要用于轧制超高强钢5+1型冷连轧机组,其第4机架采用小辊径轧机,其他机架采用普通轧机。在实际生产中,该机组同时负责其他钢种的轧制,为了避免出现轧制能力过剩等问题,基于能耗节约与稳定轧制的综合考虑,针对高强钢的轧制,5+1型冷连轧机组采用5道次模式进行轧制。在减少1个道次的情况下,为保证产品质量和轧制稳定,对机组的轧制规程提出了更高的要求。综合出口板形质量、总压下量、机组轧制过程稳定性等因素考虑,结合小辊径轧机的特点,对5+1型冷连轧机组5道次高强钢模式下的机组进行了取舍。基于出口板形分布对压下规程进行分配,在此基础上,利用两种轧机机型的特点对压下规程进行精调。张力制度的优化目标以保证小辊径轧机轧制稳定性为主,其次通过优化张力调节各个机架的出口板形,令其与压下规程优化的结果共同作用,对整体机架轧制的稳定及出口板形的优化形成互补,从而开发了5+1型冷连轧机组高强钢5道次轧制模式下的轧制规程综合优化设定技术。在轧制模式减少了1道次的情况下,优化了机组轧制高强钢的出口板形,提高了产品的质量,在减少小辊径机组打滑、振动趋势的同时,最大程度上保证了轧制的整体稳定性,大大提高了整个机组的经济效应,具有进一步推广应用的价值。     

Experimental and theoretical analysis of roll flattening in the deformation zone for ultra-thin strip rolling

For ultra-thin strip rolling, the conventional rolling force models are no longer applicable. To obtain accurate rolling force in the shape and gauge control process, Fleck proposed a new roll flattening model. In this study, experimental analysis, finite element simulation, and theoretical analysis were conducted to evaluate the Fleck model. The experiments and simulations show a clear neutral zone in the deformation zone with decreasing strip thickness. The finite element simulation results show that the proportion of the elastic unloading zone is small, when an elastic unloading phenomenon appears in the neutral zone. Thus, to simplify the rolling force model, the effect of an elastic zone could be ignored. Based on this finding, we develop a rolling force model with quick calculation speed, high precision, and convenient online application. Finally, the accuracy of the simplified model is verified by the measured rolling force.     

Application of cationic emulsion in stainless steel cold rolling

Emulsion,obtained by cationic emulsifiers,allows much larger oil droplets with narrower particle distribution,slows down the contamination from iron fines to the oil droplets,and is further enhanced with higher boundary and elastohydrodynamic lubrication for a relatively slower rolling process but high rolling force.As a result,it is suitable for the cold rolling of stainless steel.Cationic emulsion is now applied in a 1 750 mm 5-stand tandem cold rolling mill of Baosteel to roll stainless steel and carbon steel.The production process is stable and the product quality satisfies customer requirements.     

冷连轧机变接触支承辊板形控制性能研究与应用

通过现场跟踪测试和生产实践发现武钢1700冷连轧机组 "酸轧联机"改造工程中存在常规凸度辊形配置方案不合理,由此引起了薄规格轧制的工作辊"压肩"现象和轧制过程欠稳定导致成品板形质量欠佳等问题.采用二维变厚度有限元方法建立辊系弹性变形仿真模型,研制了酸轧联机条件下的VCR变接触支承辊,经过工业轧机现场轧制已成功投入1700冷连轧机实际应用.现场应用表明:改善了轧机板形调控性能,提高了带钢板形质量,增强了薄规格品种轧制能力,支承辊辊形自保持性较好.     

五机架冷连轧机的负荷分配计算

针对八辊五机架全连续冷连轧机在轧制过程中的特点,在综合考虑了轧机产量和产品质量的前提下,用多目标优化问题的求解方法对多辊冷连轧机的轧制策略进行优化,确定各机架的负荷和待轧带钢的目标厚度,并开发了河北中钢1 250 mm八辊五机架全连续冷连轧机的负荷分配计算程序。通过现场实例证明,该方法精度高、速度快,可满足在线控制需求,是一种适合多辊全连续冷连轧机的负荷分配方法。     

不锈钢冷连轧轧制力显函数模型的开发与应用

针对不锈钢冷连轧生产工艺,提出动态变形抗力概念,利用四辊可逆冷轧机和Inston高速拉伸实验机进行轧制-拉伸实验,在MMS-200热模拟实验机上测定不锈钢的应力-应变曲线,建立不锈钢动态变形抗力模型。在Hill方程的基础上建立了轧制力显函数模型,并通过变形抗力和摩擦因数的逆向回归计算实现模型的在线自学习。提出了适合轧制力模型的可信度评估方法,引入Theil不等式系数法,依据TIC值定性分析了模型的适用性。最终确立了适合于冷连轧生产的精确的轧制力显函数模型,并将其应用到生产实践中。统计结果表明：冷连轧过程中轧制力的模型计算值与实测值的相对误差小于3.67%,该模型具有良好的计算精度和较好的泛化能力,适合于工业生产实践。     

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...