四辊CVC冷轧机辊间压力影响因素分析

CVC轧机辊间接触压力分布不均,辊间压力峰值易引起严重的支撑辊不均匀磨损,甚至造成轧辊的剥落。采用影响函数法,分析了轧件宽度、工作辊横移位置、弯辊力以及支撑辊凸度对辊间压力分布的影响;研究了在应力集中最严重的横移位置时,支撑辊端部采用圆弧形倒角和抛物线形倒角时,倒角参数变化对辊间压力分布的影响规律。结果表明:CVC轧机辊间压力成S形分布,在轧辊右端存在较大的应力集中;轧件越宽,应力集中越严重;横移位置为负向最大时,辊间应力集中最严重;增加支撑辊凸度能减小辊间接触压力的峰值,但是对辊间压力分布的改善不明显;弯辊力对辊间压力有较大的影响;使用合适的抛物线形倒角和圆弧形倒角均能很好的减小辊间接触压力的峰值,并使辊间压力分布更均匀。研究结果可为CVC轧机支撑辊辊形设计提供理论依据。     

四辊CVC轧机支撑辊倒角形状优化

采用影响函数方法对CVC轧机的辊系弹性变形进行了系统分析,计算了三种不同支撑辊端部倒角形状下辊间接触压力的分布,并与无倒角时进行比较;对直倒角、台阶型倒角和圆弧型倒角参数进行优化设计,优化后辊间接触压力峰值大幅降低。结果表明,圆弧型倒角对辊间接触压力的改善效果最好。     

2300中板四辊轧机的辊型研制

根据2300中板轧机的设备特点、轧制产品的工艺状况,开发了一个能适应轧件宽度变化范围较大的2300四辊轧机支撑辊辊型的计算机仿真程序,并研制了一种新的2300四辊轧机支撑辊辊型曲线,以提高该轧机的板形控制能力。研制的新支撑辊辊型曲线经过一年的工业化生产,取得明显的实效,钢板的横向同板差下降幅度达60%~75%;同时钢板的板形明显改善、薄板的边浪现象基本消除;另外轧制压力下降幅度达5%~7.5%,辊间压力分布变化趋缓、轧辊磨损减少、使用周期延长。     

230Q中板四辊轧机的辊型研制

根据2300中板轧机的设备特点、轧制产品的工艺状况，开发了一个能适应轧件宽度变化范围较大的2300四辊轧机支撑辊辊型的计算机仿真程序，并研制了一种新的2300四辊轧机支撑辊辊型曲线，以提高该轧机的板形控制能力。研制的新支撑辊辊型曲线经过一年的工业化生产，取得明显的实效，钢板的横向同板差下降幅度达60％-75％；同时钢板的板形明显改善、薄板的边浪现象基本消除；另外轧制压力下降幅度达5%-7．5％，辊间压力分布变化趋缓、轧辊磨损减少、使用周期延长。     

六辊冷连轧机中间辊横移过程辊间接触压力分析

 为了使轧机板形控制性能适应带钢规格材质变化,用于连续轧制高档冷轧薄带钢的六辊冷连轧机大都采取中间辊可横移技术。但是,中间辊横移必定使辊间接触压力分布更不均匀,导致出现接触压力尖峰。在中间辊横移过程中,辊间接触压力和横移阻力都会随横移速度的变化而发生改变,并可能导致辊间接触压力在轧辊端部形成更大的压力尖峰,从而造成轧辊磨损不均匀并缩短轧辊的使用周期。通过建立有限元仿真模型,以仿真模拟获得中间辊横移过程中辊间接触压力的变化规律后,优化设计轧辊辊形,并且提出使用非对称弯辊力的方法,实现了辊间接触压力的分布均匀化,降低了辊间接触压力尖峰值,并延长了轧辊的使用寿命。     

基于首钢6H3C轧机中间辊交叉的理论分析

首钢特钢冷轧厂6H3C冷轧单机架是目前世界上第一台采用中间辊交叉设计思想的轧机。在轧制过程中,中间辊交叉带来极大的轴向力。基于首钢特钢6H3C轧机,采用影响函数法建立轧辊的弹性变形解析模型,分析了交叉角对于辊间压力分布、横向厚度分布以及轴向力的影响规律,解释了过大交叉角产生轴向力无法正常使用的原因,同时也为后续的板形控制手段优化提供理论依据。     

4100mm宽厚板轧机支承辊辊型曲线优化仿真分析

 辊间接触压力分布是影响宽厚板板形质量和轧辊使用寿命的重要因素,为了获得均匀的辊间压力分布,以4100mm宽厚板四辊轧机为对象,考虑轧件弹塑性变形和辊系弹性变形耦合作用,采用弹塑性热-力耦合非线性有限元方法,数值模拟分析了宽厚板轧制过程的辊间接触压力分布规律,并通过仿真分析,对支承辊辊型及其边部卸载曲线进行了选型和优化改进,获得了以二次曲线为辊凸度和抛物线为辊肩部卸载曲线的辊形,延长了轧辊的使用寿命,改善了宽厚板的板型质量。     

大型支承辊增加倒角的分析与研究

介绍了中板和宽厚板轧机支撑辊增加边部倒角的重要性,提出了倒角处理方法、倒角的设计及相关参数的确定等措施。     

宽带钢轧机辊间压力分布和轧制压力耦合求解

带钢板形控制系统涉及轧制力和弯辊力影响系数,精确计算四辊轧机辊系轧制力和弯辊力影响系数的前提是获取轧制压力的分布函数和辊间压力的分布函数.研究了辊间压力与轧制压力的内在联系,采用力学原理建立了二阶辊间变形协调方程,结合三角序列级数实现了根据轧制压力分布函数对辊间压力分布函数进行耦合求解.其计算结果与生产实际参数的有限元模拟结果相比,具有很好的计算精度.     

六辊UCM轧机中间辊倒角优化

 本文采用影响函数法对UCM六辊轧机的辊系弹性变形进行了分析与计算,研究了不同的中间辊倒角对辊间接触压力的影响,为减少辊间接触压力峰值,优化出了适合不同带宽的中间辊倒角形状参数,从而减缓了轧辊的磨损,避免了轧辊剥落现象。     

5 000 mm宽厚板轧机支承辊新辊型

 结合5 000 mm轧机支承辊现有的几种辊型,按照接触应力均布原则提出了一种新的支承辊辊型曲线。利用ABAQUS有限元软件,通过改变轧制参数,进行三维轧制模拟计算,对比分析了新辊型和现有辊型支承辊的应力场、辊系变形以及板形情况,得到了最小接触应力分布辊型曲线;结合有限元分析应力结果,采用局部应力应变法,利用FE-SAFE疲劳分析软件对新辊型和现有辊型支承辊进行了疲劳寿命的估算,证明了新辊型可以有效地提高支承辊的使用寿命。     

热轧薄规格带钢平整过程板形控制技术

为了提高热轧薄规格带钢平整的板形质量,在平整机上采用了新的辊形配置。在支撑辊上采用变接触式 支撑辊辊形,在工作辊上采用六次方多项式正凸度辊形。变接触支撑辊辊形可以降低轧辊挠曲变形和边部应力的 集中,增大弯辊力的调控功效。采用正凸度工作辊辊形,可以弥补平整机的磨损辊形,延长平整轧制计划单位的长 度。此辊形配置在首钢迁钢热轧平整机上应用,保证了平整改善薄规格带钢板形质量,延长了平整轧制计划的长度。     

Development and application of roll contour configuration in temper rolling mill for hot rolled thin gauge steel strip

Abstract

In order to improve the flatness of hot rolled thin gauge steel strip, a new type of roll contour configuration was developed for a four-high temper rolling mill based on the finite element method analysis. The roll contour configuration consists of a variable contact back-up roll contour and a positive crown work roll contour. Both can be described as sixth order polynomial functions. The variable contact back-up roll not only reduces the roll stack deflection and contact stress concentration between work and back-up rolls, but also increases the control capability of the bending force of the work roll. Positive crown work roll contour is utilised to compensate roll wear and in turn the length of temper rolling schedule can be prolonged. After this roll contour configuration was applied on the temper rolling mill of Qiangang Company of Shougang Group, the flatness of hot rolled thin gauge strip was improved by 10% and the working efficiency was also increased as the length of temper rolling schedule was increased.     

辊形配置对辊间接触压力与板形调控影响分析

为系统分析不同辊形配置下辊间接触压力分布形式与板形调控特性,以某1 800 mm热轧生产线使用的2种典型辊形配置为研究对象,建立对应的辊系有限元模型,计算不同带钢规格与调控手段下辊间接触压力分布形式,分析得出常规凸度支撑辊对应的辊间接触压力分布形式与CVC工作辊辊形呈现出明显的对应性,且压力分布形式受轧制规格与调控手段的影响明显小于CVC支撑辊。利用接触压力峰值和不均匀度表述辊间接触压力分布特征,将不同规格与调控手段对辊间接触压力分布特征的影响进行量化处理,得到更为具体的不同参量在整个变化范围内对分布特征的整体影响趋势。同时还对2种辊形配置下不同辊间接触压力对轧机板形调控特性影响进行分析,得出CVC支撑辊对应辊形配置的弯辊力与窜辊位置在板形调控能力上均强于常规凸度支撑辊辊形配置,而不同辊形配置对辊缝形状的影响表现出较为明显的差异,引入辊间接触压力边中比得到调控特性与辊间接触压力之间的具体关系,并结合现场的实际生产数据对仿真分析结果进行验证,研究结果可为现场辊形配置与板形调控提供较好的理论基础和生产指导。     

辊形配置对辊间接触压力与板形调控影响分析

为系统分析不同辊形配置下辊间接触压力分布形式与板形调控特性,以某1 800 mm热轧生产线使用的2种典型辊形配置为研究对象,建立对应的辊系有限元模型,计算不同带钢规格与调控手段下辊间接触压力分布形式,分析得出常规凸度支撑辊对应的辊间接触压力分布形式与CVC工作辊辊形呈现出明显的对应性,且压力分布形式受轧制规格与调控手段的影响明显小于CVC支撑辊。利用接触压力峰值和不均匀度表述辊间接触压力分布特征,将不同规格与调控手段对辊间接触压力分布特征的影响进行量化处理,得到更为具体的不同参量在整个变化范围内对分布特征的整体影响趋势。同时还对2种辊形配置下不同辊间接触压力对轧机板形调控特性影响进行分析,得出CVC支撑辊对应辊形配置的弯辊力与窜辊位置在板形调控能力上均强于常规凸度支撑辊辊形配置,而不同辊形配置对辊缝形状的影响表现出较为明显的差异,引入辊间接触压力边中比得到调控特性与辊间接触压力之间的具体关系,并结合现场的实际生产数据对仿真分析结果进行验证,研究结果可为现场辊形配置与板形调控提供较好的理论基础和生产指导。     

适用于六辊UCM轧机中间辊侧向横移变凸度的新辊形研发

六辊轧机是目前生产冷轧、箔轧带材常见的机型,主要有UCM及CVC两种类型。针对UCM类型的六辊轧机在轧制较窄宽度和一般宽度带材过程中、通过中间辊时轴向横移板形控制能力较弱的问题,提出了一种中间辊单侧轴向横移变凸度的新辊形,简称SVC(Side Variable Crown)辊形,由此建立普通六辊和SVC辊形六辊的有限元三维仿真模型。通过模型,分析了SVC辊形空载辊缝调节能力,分别比较了在轧制窄宽度和一般宽度带材的两种辊形中间辊轴向横移时的板形调控能力,发现SVC辊形可增强六辊轧机中、窄带材的板形调控能力,增加了轧机的板形调控手段,同时改善辊间接触压力尖峰,可减轻辊间压痕,提高轧辊的使用寿命。     

新型电磁调控轧机弯辊辊型电磁补偿及初始辊缝

 为解决薄带轧制过程中的各类板形问题,以新型电磁调控轧机为研究对象,利用Marc建立三维热-力耦合有限元模型,分析了弯辊和电磁调控轧辊综合作用下弯辊力和轧制力对轧辊辊型状态、板形分布、板坯边部应力、辊间接触应力、承载辊缝形状的影响规律。结果表明,弯辊机制的施加将直接促进电磁调控轧辊的稳定胀形,使电磁调控轧辊胀形凸度得到整体性补偿,并以板形良好为依据,给出新型调控轧机合理的弯辊力施加范围。对比分析了不同弯辊力和轧制力下辊缝函数的变化情况,形成不同的二次、四次凸度,为板形控制及初始辊缝设定提供依据。     

宽带钢热连轧机组均压支承辊辊形开发与应用

 CVC工作辊辊形自发明以来在全球150多条热连轧生产线上得到应用,以控制带钢的板形。实际应用中,与CVC工作辊配对使用的支承辊无论采用平辊还是CVC辊形均存在非均匀磨损甚至轧辊剥落失效的问题,主要原因是CVC支承辊辊形和平支承辊与CVC工作辊配置时存在接触压力集中。为了解决此问题,设计并应用了一种均压支承辊辊形与CVC工作辊配置使用。此辊形是变接触支承辊辊形（VCR）与CVC支承辊辊形的组合,具有变接触辊形的优点,同时又能更好地与CVC工作辊配置使用。均压支承辊辊形应用后,改善了CVC工作辊与支承辊辊间接触状态,解决了轧辊剥落问题,并改善了带钢凸度质量。