薄带钢拉矫弯曲辊承载载荷数值分析与工艺优化

弯曲辊作为拉矫机的主要承载结构,其使用寿命影响拉矫机的稳定运行周期。以“两弯两矫”型拉矫机为例,建立了弯曲辊载荷模型,并对拉矫工艺进行了优化。首先,基于有限元计算建立了弯曲辊载荷响应面模型,研究了核心工艺参数对弯曲辊载荷的影响规律。其次,为了保证带钢拉矫质量,在定伸长率约束条件下,建立了两组弯曲辊载荷同时控制的多目标优化模型。最后,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化求解,给出了核心工艺参数的优化组合方法,实现了两组弯曲辊载荷的同步控制,有助于延长设备的整机稳定运行周期。     

冷轧拉伸弯曲矫直机工艺参数设定影响因素研究

在冷轧带钢生产线上,拉矫工艺是通过弯曲与拉伸的共同作用使带钢产生剧烈变形而达到改善板形和表面破鳞的目的,合理设置拉矫工艺参数是现场拉矫机高效运行的关键。本文利用有限元仿真手段,综合分析了延伸率和弯曲辊插入深度的设定因素,重点分析了张力与弯曲辊配置、带钢强化特性、破鳞效果及拉矫机辊系结构对弯曲辊插入深度设定的影响,为现场拉矫机工艺参数的合理配置提供了依据。     

基于曲率积分法的拉矫工艺参数优化

为了研究带钢在拉弯矫直过程中张力和压弯量对曲率、伸长率的影响,采用弹塑性力学的分析方法,建立了带钢在拉弯矫直过程中曲率、伸长率随张力和弯矩变化的解析模型;通过曲率积分的方法,建立了弯曲辊的压弯量随张力和弯矩变化的解析模型。结合曲率、伸长率解析模型和压弯量解析模型,构建了以曲率、伸长率为输入变量,以张力、压弯量为输出变量的拉矫工艺参数优化模型。通过拉矫工艺参数优化模型可分析出不同的目标曲率、伸长率下,张力和压弯量的配置关系,研究结果可为工业现场的拉弯矫直的参数配置提供理论参考。     

拉矫工艺带钢伸长率高精度控制方法的开发与应用

针对国内某钢厂拉矫线实际伸长率和设定伸长率偏差较大，精度偏低等问题，从实测数据的处理和控制模型开发等角度对拉矫工艺带钢伸长率高精度控制方法进行了研究。针对模拟量信号因设备振动、高压信号干扰等因素导致的实测数据失真，提出了一种比例滤波技术，在确保数据准确性的同时，大幅降低了干扰因素的影响。同时，弯曲辊调整装置引入PI控制器并对插入量幅值加以限制，实现了插入量的动态调整，保证了带钢伸长率实际值和设定值之间的偏差控制在±0.05%之内，带钢的纵向板形缺陷率由1.3%降至0.6%。     

热轧薄规格超高强钢带钢平整矫直过程板形控制

针对传统热轧平整+矫直工艺对薄规格超高强钢带钢板形缺陷消除能力有限的问题，提出了精整板形控制策略，即采用大压下平整+大张力矫直工艺。对大压下平整+大张力矫直板形控制机理进行了分析；通过建立平整+矫直联合仿真模型，对大压下平整+大张力矫直工艺对瓢曲和翘曲缺陷的影响规律进行了数值模拟分析。结果表明：大压下平整+大张力矫直工艺中，平整工艺对瓢曲缺陷的消除能力强于矫直工艺，同时发现随着矫直机弯曲辊插入量以及张力的增大，带钢伸长率增大，并且在不同弯曲辊插入量下，带钢伸长率随张力增大的幅度不同，弯曲辊插入量越大时，带钢伸长率随张力增大的程度越大，对瓢曲缺陷的改善能力越强。对于翘曲缺陷而言，随着张力的增大，带钢上翘趋势越明显；随着弯曲辊插入量的增大，张力对带钢上下表面延伸差的影响越大，对翘曲缺陷的改善能力越强。     

工艺参数对拉矫效果影响的仿真分析

带钢变形机理十分复杂,为获取最佳拉矫工艺参数,以两弯一矫拉伸弯曲矫直机为研究对象,采用LS-DYNA有限元动态仿真软件,模拟带钢矫直过程.根据拉伸弯曲矫直原理,计算矫直某典型缺陷带钢所需的伸长率,分析拉矫仿真结果得出延伸率、张力和啮合量对矫直效果的影响规律.其结果能有效地为生产实践提供参考.     

基于延伸率分析的拉矫带钢纵向翘曲仿真分析

针对带钢产生L翘问题进行了理论分析,并以国内某钢铁企业电镀锌生产线中的拉矫机为研究对象,建立拉矫仿真弹塑性模型.通过设定各种工况,运用MARC有限元软件对带钢的实际拉伸弯曲矫直过程进行弹塑性仿真,由仿真结果分析了弯曲辊排布方式及各工作辊插入深度对消除带钢L翘缺陷的影响,对指导带钢拉矫生产具有一定意义.     

拉矫工艺参数对带钢酸洗速率影响的实验研究

利用自主研发的拉矫破鳞试验机对热轧带钢进行了拉矫模拟实验,运用电位导数首零法测试了不同拉矫工艺参数下热轧带钢的酸洗时间,对实验结果进行了分析,得出拉矫工艺中带钢的延伸率主要由破鳞辊压下量决定,但当破鳞辊压下量达一定值后,破鳞效果不再有明显改善.     

拉弯矫直工艺参数对带钢瓢曲缺陷的影响分析

针对拉弯矫直过程中出现的带钢板形瓢曲现象进行了相关的描述,通过ANSYS/LSDYNA有限元软件分析研究了不同张力下矫直辊压下量对板形瓢曲的影响程度,并在两弯一矫型式的拉伸弯曲矫直机上进行了实验分析。根据实验数据得到结论:矫直过程中带钢拉伸张力需要控制在一定范围内,过大的张力不利于消除瓢曲缺陷,并且带钢板形瓢曲程度随着矫直辊压下量增大而相应的减小。     

拉矫辊传热机理及激光熔覆强化

通过理论计算,得出连铸机拉矫辊辊子内外表面的温度分布;利用有限元软件建立二维拉矫辊有限元模型,采用ANSYS软件结合APDL编程实现动态热载荷的加载,解决连铸过程中旋转载荷的边界问题,从数值角度得到了拉矫辊的温度场分布。将理论结果与数值分析结果相比较,两者沿径向分布规律一致,呈对数曲线分布,最高温度存在一定差距,误差为6.06%,所得结果为正确分析辊子损伤机理奠定了基础;采用激光熔覆技术,在与辊子材料相同的试件表面涂覆Ni45合金粉末,熔覆层厚度为3mm。研究结果表明,激光熔覆技术可有效的对辊子表面进行改性,其硬度提高了近1倍。     

极薄带钢高速准备机组设计参数计算方法研究

本文建立了极薄带钢高速准备机组设计参数计算的九个理论模型,将这九个模型耦合迭代,得到了辊子辊径Di、辊子间距ai、辊子高度差bi、辊子动态功率Pi动、夹送辊传动功率Pi、开卷机传动功率P开、卷取机传动功率P卷等设计参数,形成比较完善的极薄带钢高速准备机组设计参数计算方法。相较于原有的经验设计方法,更加准确、可靠。     

张力辊理论设计方法研究

针对带钢精整机组中张力辊参数传统的计算方法过多依靠经验问题,本文以张力辊组各辊子寿命相等为原则,研究张力辊的理论设计方法.建立了辊径计算模型、张力放大计算模型、包角损失计算模型、带钢弹塑性弯曲引起的张力损失计算模型、带钢离心力计算模型和传动功率计算模型,将六个模型耦合迭代,理论计算了张力辊辊径、传动电机功率等工艺参数,提高了张力辊组整体寿命.     

张力辊理论设计方法研究

针对带钢精整机组中张力辊参数传统的计算方法过多依靠经验问题,本文以张力辊组各辊子寿命相等为原则,研究张力辊的理论设计方法。建立了辊径计算模型、张力放大计算模型、包角损失计算模型、带钢弹塑性弯曲引起的张力损失计算模型、带钢离心力计算模型和传动功率计算模型,将六个模型耦合迭代,理论计算了张力辊辊径、传动电机功率等工艺参数,提高了张力辊组整体寿命。     

延长结晶器、弯曲段辊子在线使用周期的探索

本文介绍了唐钢1#板坯连铸机结晶器宽边足辊积渣、粘渣造成死辊,弯曲段辊子表面过热、发黑、粘渣、死辊造成铸坯表面纵向凹陷、裂纹等缺陷,采取了优化工艺参数、提高对弧精度、优化辊子结构、改善辊子润滑状况、改进辊面处理技术等一系列措施,延长结晶器、弯曲段辊子在线使用周期。改进后结晶器足辊的寿命是原来光辊的5倍以上,弯曲段在线由原来的7天已提高到15天。     

板坯连铸机弯曲段设备技术状况的分析与改进

铸机投产初期,弯曲段辊系经常发生辊子不转、辊面磨损、轴承损坏现象,为确保板坯质量只能频繁更换弯曲段,致使弯曲段备件出现周转困难严重影响板坯铸机的正常生产。专业技术人员从设备结构、辊子装配、轴承类型、润滑等方面调研分析、查找影响设备寿命的各项因素,最终使弯曲段设备的技术状况得到了根本改善,将弯曲段一次过钢量由设计的15万t提高到35万t以上。     

提高重卷拉矫辊寿命的优化

介绍了唐钢一冷轧重卷机组的生产流程和拉矫机状态。通过对拉矫机使用中拉矫辊消耗量大,经常出现断辊、掉辊造成带钢表面划伤缺陷等现象的研究,找出多项影响拉矫辊使用寿命的原因。经过辊端轴承结构的优化、装配质量的优化、生产工艺参数的优化、检修制度的完善,提高了拉矫辊的寿命,降低了备件和检修成本,确保了产品质量的稳定性。     

冷轧带钢拉矫过程变形行为的数值模拟

采用有限元方法建立了冷轧带钢拉矫过程的数值仿真模型。分析了带钢在拉矫机各辊单元的弹塑性变形行为。讨论了带钢的应力/应变演化规律。结果表明：弯曲辊组对带钢塑性延伸率的影响较大,带钢上表面延伸率达到了0.155%;经过三辊矫直辊组后,带钢上表面压缩率为0.058%,下表面延伸率为0.110%;经过复合矫直辊组后带钢延伸率变化不大,上下表面总延伸率趋于一致。     

酸轧机组拉矫机工作辊磨损预测模型研究

针对酸轧联合机组中拉伸矫直机工作辊磨损快、使用寿命短等问题,根据拉矫机工作辊磨损实测数据,通过现场测试及实验,分析了工作辊磨损机理,建立了基于带钢生产吨位下工作辊最大磨损量预测模型、基于拉矫工艺参数下工作辊轴向整体磨损预测模型,并采用遗传算法优化了模型参数,优化后的模型可用于拉矫机工作辊磨损在线预报。     

带钢平整过程中粗糙度复制的有限元分析

带钢平整过程中,平整辊表面粗糙度、辊径等工艺参数对带钢表面质量控制有重要的影响。采用有限元法,通过建立不同粗糙度的平整辊模型,对平整工艺进行数值模拟,研究了不同平整参数下复制率的变化规律。结果表明,粗糙度复制率随压下率的增大而增大,随平整速度的增大而减小。同时,在相同压下率并忽略平整前带钢的粗糙度下,在复制率都未达到饱和时,粗糙度复制率随粗糙度增大而减小。摩擦系数的改变对小粗糙度下平整复制的影响更为显著,而大直径辊更容易获得大的平整粗糙度复制率。另外,采用析因法得到压下率和平整辊表面粗糙度是影响平整后带钢表面粗糙度的主要控制因素。研究结果有助于加深对表面粗糙度复制过程的认识并为平整工艺的优化和改进提供理论依据。     

连铸机新型拉矫辊的研究

为提高连铸机拉矫辊的使用寿命 ,本文从拉矫辊的结构方面入手 ,提出了一种新型结构拉矫辊 ,其由内、外两层筒组成 ,两筒间采用过盈配合 ,靠此过盈配合产生的机械应力来抵消部分热应力 ,降低应力循环幅值 ,改善辊子的热疲劳环境。在此基础上 ,对新型拉矫辊结构尺寸进行了优化设计、光弹及热光弹性实验和三维有限元求解 ,理论分析和实验证明 ,新型结构拉矫辊比原拉矫辊的使用寿命大大提高。