热连轧机负荷分配优化计算策略

提出一种带钢热连轧精轧机组负荷分配的优化计算策略,采用多目标优化算法离线计算确定精轧各机架的轧制力分配系数,采用"压下模式+轧制力模式"相结合的方式实现负荷分配在线计算。为了确定各精轧机架的轧制力分配系数,建立兼顾轧制功率最小、负荷均衡与板形良好的负荷分配多目标优化模型;为了实现负荷分配在线计算,根据压下模式负荷分配计算确定厚度分配的初始值,根据CLAD算法进行轧制力模式负荷分配迭代计算,最后采用压下模式分配计算确定的压下率分布范围对轧制力模式分配结果进行限幅处理。新方法已成功应用于梅钢1 780mm热连轧生产线,在线应用表明该方法可以有效减少操作工干预,提高带钢精轧过程的轧制稳定性。     

1.4mm花纹板生产工艺的开发与优化

介绍了承钢公司1780热连轧生产线极薄规格1.4 mm厚度花纹板的开发情况。通过采用上辊压花纹辊、开发精轧花纹辊清零模式和卷取卷径计算输入模式程序、提高轧线稳定性、优化精轧花纹板轧制时负载分配、优化卷取参数、提高卷形质量等方法,成功轧制了1.4 mm花纹板,并具备了薄规格花纹板批量生产能力,为承钢带来了可观的经济效益。     

低碳钢热连轧过程中工艺参数及组织演变的预测

采用二维有限元法对热连轧生产过程中沿带钢厚度方向的温度场分布进行了预测，建立了描述低碳钢软化行为的再结晶模型，并利用此模型对奥氏体再结晶动力学及微观组织演变进行了模拟计算，建立了计算精轧过程应力-应变曲线的流变应力模型，根据现场数据，对400MPa级超级钢细晶工业轧制实验的轧制力、轧制力矩和轧制功率进行了预测，结果与实测值吻合较好，反映了工业生产实际。     

热连轧自适应穿带模型的研究及应用

攀枝花钢铁(集团)公司热轧板厂三期技术改造后,精轧设定模型精度受粗轧中间坯厚度、宽度和温度等参数影响较大,造成轧制参数预报精度下降,为此,于2007年采用精轧自适应穿带模型对轧制力、辊缝、轧制速度进行补偿,提高精轧设定模型对轧制力、出口厚度等轧制参数的预报精度.     

热连轧精轧设定模型及其优化方法研究

简要介绍了某厂热连轧生产线精轧过程设定模型,如温度模型、轧制力模型、变形抗力模型、前滑模型、辊缝模型及自适应模型等,并说明了相关模型参数优化方法和实际应用效果。     

板带精轧过程轧制力的三维弹塑性有限元分析

利用ANSYS／LS-DYNA三维弹塑性轧制模型,对板带精轧过程不同温度、不同板带厚度和压下程度的轧制力进行了有限元模拟,并对有限元方法计算的轧制力值和理论计算值进行了比较,二者的相对误差在11％以内。     

基于行处理算法的带钢热连轧负荷分配

负荷分配是带钢热连轧精轧模型设定的基本问题,传统 Newton-Raphson算法存在初始值要求严格、易发散等计算性能较差的缺点。针对其在求解非线性方程组方面的不足,基于行处理法提出了一套适用于热连轧机组快速厚度分配的计算模型。该方法以中间机架出口厚度为变量,在采用高精度、非简化轧制模型的基础上,计算速度快,弥补了传统方法的不足。同时为了加快收敛速度,根据经验统计提出了一种新的初始值的确定方法。并利用C＋＋根据得出的算法编制了计算程序进行分析计算,在采用实测数据基础上的验证结果表明该算法具有运算速度快、收敛性好等优点。     

热轧相变过程变形抗力模型研究与开发

 对精轧阶段存在相变的热轧钢种,因变形抗力随轧制温度的变化规律与常规的奥氏体轧制钢种显著不同,使得传统变形抗力模型的预报误差较大,严重影响这类钢种的轧制稳定性。为此,研发了一种热轧相变过程变形抗力模型,通过在原变形抗力模型基础上添加一个新的相变趋势项,该修正项为轧制温度的二次多项式函数,并根据钢种分类来精细优化适应不同钢种轧制的多项式待定参数。该模型目前已成功应用于涟钢CSP热连轧生产线变形抗力在线计算,实际生产应用表明,新模型上线后,变形抗力与轧制力的预报精度显著提高,轧制力模型预报误差12%以内的比例从83.3%提高到96.7%,满足了热连轧精轧相变带钢的稳定生产要求。     

热连轧粗轧区立轧轧制力在线模型研究

  针对热连轧粗轧区立轧轧制力在线模型预报精度低的问题,采用有限元软件DEFORM模拟了板坯热连轧粗轧区立轧过程,分析了板坯立轧过程轧制力预报精度低的原因。通过对有限元模拟结果的分析,给出了板坯立辊轧边时计算变形程度的新方法,并通过回归得到了适合板坯立轧轧制力计算的外端应力状态影响系数公式,进而得到了新的轧制力计算公式。经与现场实测数据比较,明显提高了立轧轧制力的预报精度。     

中高牌号无取向硅钢热轧稳定性分析与控制

对中高牌号无取向硅钢热连轧过程中板形变差、甩尾、废钢等轧制不稳定性原因进行分析。从稳定性轧制影响机理出发,通过分析轧制相变区、铸坯加热同板温差、粗轧轧制板形、变形抗力模型、轧制速度模型五个方面的影响因素,开发出了加热炉踏步控制策略;计算出了轧制相变点,优化了粗轧轧制道次分配;考虑了所有元素对精轧变形抗力模型的影响以及改变了精轧轧制速度控制方式,提高了中高牌号无取向硅钢的轧制过程稳定性。     

济钢1700 mm热带钢轧机的板形设定控制模型

济钢1700 mm热连轧是新建投产的宽带钢生产线,其F2-F6精轧机组装备有工作辊弯辊和窜辊技术.针对这种典型机型,在大量有限元模拟计算的基础上,开发了相应的板形设定控制模型,包括工作辊综合辊形(初始辊形、磨损辊形和热辊形之和)计算模型、支承辊综合辊形计算模型、窜辊设定计算模型和弯辊力设定计算模型等.在经历了系统设计、程序编写、离线调试、在线调试后,板形设定控制模型投入稳定运行,所有考核规格的凸度控制精度超过96%.在同宽轧制长度超过70 km的轧制单位内,各机架弯辊力设定结果能够自动适应带钢厚度和钢种的变化,且凸度控制精度超过95%.     

Roll Wear Evaluation of HSS,HiCr and IC Work Rolls in Hot Strip Mill

While it is acknowledged that roll wear is one of the most challenges to hot strip mills (HSM), very few studies which detail an exact prediction model have been published. The aim of this work is to evaluate and compare two prediction models with measured roll wear. The first prediction model, model 1, developed for a plate mill, was modified to use in strip rolling process. The second prediction model, model 2, is a simplified on‐line model. Data of two hot strip mills were used to investigate the influence of different rolling schedules. The rolls and strip properties were described and the rolling conditions were detailed. The influence of hot rolling factors, such as strip strength, roll grades, rolling temperature, rolling force, reduction and contact length, were also studied. When rolling with different work roll materials and strip grades, the modified prediction model has better prediction accuracy than the simplified model. The accuracy of both models becomes better at higher roll wear > 150 μm. HSS work rolls were confirmed to exhibit improvement of roll wear in comparison with HiCr rolls, the wear resistance was 3 to 4 times better. The influence of strip grade on roll wear was shown to be significant, with higher accuracy of the regression statistics for rolling with similar strip grades and lower regressed accuracy for rolling with mixed strip grades. The roll wear was evaluated at the centre of the barrel.     

1750mm冷连轧机弯辊力模型研究与设定

针对1 750mm冷连轧机组的设备特点,计算并分析了弯辊力对成品带钢板形的影响规律。深入研究了带钢宽度、带钢入口厚度、中间辊横移量、带钢凸度、单位轧制力、轧辊辊径和轧辊凸度等因素对最优弯辊力的影响。通过统计分析和理论计算,利用Origin软件进行多元回归拟合,最终建立了冷连轧过程最优弯辊力预设定模型。采用新模型设定计算弯辊力的最大偏差低于5.67%,成品带钢的板形标准差平均值降至1.83IU。实践证明,该弯辊力模型具有较高的板形控制精度和较好的板形控制稳定性。     

2250 mm CVC四辊热轧机轧制带钢金属的横向流动

 为了提高2 250 mm CVC四辊热轧机板形控制精度，使用非线性有限元软件MSC Marc建立了动态刚性轧辊-弹塑性轧件耦合模型，分析了带钢金属的横向流动规律。为提高精度，采用静态弹性辊系-弹塑性轧件耦合模型得到有载辊缝形状作为动态仿真的初始辊形。分析发现，金属横向流动值随着距轧件中心距离的增大逐渐增大；摩擦力是影响不同厚度间金属横向流动差别的重要因素；金属的横向流动量与压下率、弯辊力、来料凸度以及窜辊量呈线性关系。为了定量分析各因素与横向流动的关系，建立了各因素的影响系数函数，并进行正交试验及方差分析判断交互关系，最后建立插值计算模型，并通过仿真结果验证了其正确性，为相应轧机的在线板形控制提供参考。     

热连轧机刚度差及其对板廓非对称的影响

 针对某2 250 mm宽带钢轧机出现的带钢断面板廓非对称性问题,提出综合1次楔形与3次楔形的不对称度概念来描述和评价板廓的非对称性。其次,采用压靠法获得轧机的弹跳曲线,并利用基于影响函数法的非对称辊系变形模型,计算分析轧机刚度差对带钢板廓非对称性的影响。在生产中,通过轧机设备关键零部件维修和定量预设定轧辊倾辊量达到对因轧机刚度差而引起的板廓非对称性进行控制和消除,从而保证宽带钢板廓的对称性和轧制稳定性。     

热连轧机水平振动及其与轧制参数影响关系

 研究了热连轧机轧辊水平振动机制、水平振动与轧制过程参数间的影响关系。考虑间隙、轧辊偏移距和非线性阻尼等影响因素,建立了板带轧机工作辊水平振动非线性动力学模型,同时建立了轧机水平振动与轧制过程参数的关系模型。对某厂热连轧机F2机座进行水平振动测试试验,工作辊水平振动剧烈,中后期振幅达到4.5 g,甩尾时超过5 g,振动优势频率为40和118 Hz;同时对振动过程进行仿真,研究了轧件厚度、轧制速度和张应力参数对水平振动的影响。结果表明：仿真分析水平振动加速度幅值达到4.8 g,对比仿真和实测的振动曲线,可知仿真与实测结果相符;轧件的厚度越薄,对轧辊振动影响越大;轧制速度变化对水平振动影响较大;相比其他因素,张力对轧机水平振动的影响较小。     

Improvement of 3-D FEM Coupled Model on Strip Crown in Hot Rolling

 In order to simulate and analyze hot strip crown and flatness accurately and efficiently, the 3-D (three-dimensional) coupled model involved in RPFEM (rigid-plastic finite element method) is improved based on the analytical model of forecasting rolling force distribution. In the analytical model, variational method is employed to solve the lateral flow of metal and influential function method is employed to calculate roll deflection, the lateral distribution of rolling force can be obtained rapidly by iterative strategy. Then the 3-D coupled model uses the result as initial distribution of rolling force to calculate roll deflection and makes the initial on-load roll gap profile close to the final value, so as to reduce iterations and increase efficiency. Compared with previous algorithms, the improved model can reduce the iterations by about 50% and shorten the computing time by about 60% on the basis of the calculation accuracy.     

CVC热连轧精轧机组的横移设定与板凸度计算

建立了辊系弹性变形,工作辊热凸度,工作辊和支撑辊的磨损,板凸度调整和工作辊横移设定以及负荷分配模型,并在这些计算模型的基础上,根据来料板坯的原始凸度值和轧后板带的目标凸度值,开发了可以设定热连轧精轧机组的CVC工作辊横移量,同时计算各机架轧后板凸度,轧制力分布等参数的软件,采用所开发的软件对实际现场数据进行离线模拟计算,结果与现场数据符合较好。     

薄带材轧制的最小可轧厚度理论及数值模拟

 智能制造、电子通信等行业向微型化、集成化方向发展要求不断提升精密轧制带材产品质量,提高厚度精度控制是其中关键组成部分,因此,精密带材轧制过程接触变形区理论研究有着极其重要的意义。以Stone轧制力模型为代表的传统薄带材冷轧理论假设轧辊在接触变形区内保持圆弧状轮廓,利用Hitchcock公式求解接触弧长进而求得平均单位压力,并在此基础上建立了Stone最小可轧厚度理论。在试验及实际生产中很多学者发现有时Stone轧制力计算值与实际值相差甚远,这是由于某些轧制工况下接触变形区内存在中性区,轧辊圆弧状假设不再适用。中性区的存在使轧制力剧烈增大而带材金属延伸变形增加甚微,即轧制难度增大、轧制效率降低。通过对不同厚度薄带材轧制过程进行有限元分析,得到了不同道次压下率下接触变形区轮廓与接触压力分布的变化规律,带材初始厚度越小或道次压下率越大,接触变形区内中性区所占比例越大,接触压力分布趋于椭圆形分布;基于Stone轧制力公式建立了考虑轧制效率的薄带材最小可轧厚度模型,对于一定初始厚度与Stone最小可轧厚度比值,根据轧制工艺参数可计算接触变形区内恰好不存在中性区时的临界道次压下率,以此临界道次压下率为依据可确定高效轧制厚度范围及Stone轧制力模型的适用条件,为精密薄带材轧制生产过程提供理论指导。     

CVC热连轧精轧机组板形计算软件的开发

针对ＣＶＣ热连轧精轧机组板形计算问题,采用影响函数开发了计算热连轧机轧后板断面厚度分布软件。根据ＣＶＣ轧辊辊形的特点,采用实际轧辊凸度分布模,并利用轧机的反对称性质,计算轧垂直中心线一侧的板断面厚度分布、轧制力分布、辊间压力分布等,提高了板形计算和辊间压力计算的精度,模拟计算结果与现场数据相符。