热带钢轧机线性变凸度工作辊的研制及应用

为改善轧机的板形调控性能,在分析连续变凸度(Continuously variable crown,CVC)辊形技术的板形控制特性的基础上,开发出用于热带钢轧机的线性变凸度(Linearly variable crown,LVC)工作辊辊形技术及其相应的板形控制模型。LVC技术的板形调节能力与窜辊量成线性关系,同时与带钢宽度成近似线性关系。在满足宽带钢板形控制要求的同时,提高轧机对窄带钢的板形控制能力,使轧制各种规格带钢时所需弯辊力处于合理的的幅值。在1 700 mm热带钢轧机上一年多的工业应用表明,采用LVC工作辊后,板形控制精度提高30%以上,尤其是轧制高强度钢种时,凸度下降显著,轧制公里数一般都大于55 km,磨损辊形和轧辊消耗与常规工作辊基本一致。     

Cr5系材料大型支承辊差温热处理工艺参数的研究

支承辊在轧机中用来支承工作辊或中间辊,轧制时防止工作辊出现挠曲变形而影响板形质量。支承辊质量的优劣直接影响轧板的产量及质量。一重集团是国内重要的大型支承辊制造厂家,每年生产650余根大型支承辊,本文就我公司Cr5系材料支承辊的差温热处理生产经验进行总结,归纳出其差温热处理高温温度、回火温度对产品质量的影响规律,并应用于实际生产中,取得了明显的效果。     

VC轧机内辊型优化设计技术的开发

针对VC辊轧机在大轧制压力轧制时,套筒塌陷位移抵消VC辊油压凸度、减弱轧机的板形控制效果并引起成品带钢产生双边浪板形缺陷的问题,充分结合VC轧机的设备与工艺特点,提出了一套VC辊内辊型优化设计技术,通过对VC轧辊套筒内凸式辊型的设计,使得轧机在大轧制压力轧制时,套筒内壁与芯轴表面出现局部接触,从而将套筒的塌陷位移控制在允许的范围内,抑制了双边浪等板形缺陷的发生,提高了VC轧机的板形控制范围,进一步拓宽了VC轧机的应用领域。     

一种十八辊轧机板形调控方法

针对传统十八辊轧机板形调控手段有限,对轧制过程中出现的复杂的板形难以进行控制,制约了其应用范围的情况,提出一种对侧支撑摆臂进行分段设计,每段对应增加位移微调装置的改进方案。改进后的十八辊轧机,侧支撑可以分段独立调整,使工作辊沿轧制方向产生弯曲,进而控制带材的板形。改进后,十八辊轧机的板形调控手段得到扩展,调控复杂板形的能力得到提高。     

四辊轧机非常态轧制时板形模型的研究

针对四辊轧机工作过程中可能出现的上下左右不对称问题,在大量的现场试验与理论研究的基础上,充分结合四辊轧机的设备与非常态轧制的工艺特点,从辊系弹性变形模型入手,充分考虑到四辊轧机非常态轧制过程中的上下与左右的不对称性,建立一套适合于四辊轧机非常态轧制时的板形模型,编制相应的板形分析与控制软件,利用该模型及软件不但可以定量预报出带材跑偏、不对称辊型、轧制中心线与轧辊中心线不重合、不对称弯辊、不对称窜辊等非常态因素单独或综合作用对轧机成品板形的影响,而且可以定量预报出对称弯辊、对称窜辊、倾辊等常态因素对成品板形的影响。该模型及软件已经被应用到梅钢1420双机架平整机组的板形分析与控制,有效地提高了机组的成品板形质量,板形封闭率从项目开展前的2.5%降低到目前的0.5%以内,给机组创造了较大的经济效益,具有进一步推广应用的价值。     

1250mm冷连轧机辊型优化设计

针对某冷轧厂1250 mm冷连轧机组四辊轧机,以提高板形控制精度为目标建立了工作辊辊型优化模型,以改善辊间压力为目标建立了支承辊辊型优化模型。理论计算表明,优化后的辊型曲线能改善辊间接触压力分布和板形控制效果。     

VC轧机板形控制关键技术的开发与研究

开发出VC辊的空载凸度曲线和负载塌陷位移曲线两项关键技术，在此基础上模拟出VC轧机在不同情况下的板形情况，提出一套工作辊与支承辊优化设计方案，该方案已作为技术规程正式应用于1550CAL VC轧机，使该轧机板形控制在2～4I左右。     

小型四辊轧机工作辊水平位移对板形的影响

小型四辊轧机由于工作辊长径比较大且辊径较小而造成工作辊沿轧制方向很容易出现水平位移现象,常规四辊轧机板形计算模型不能满足出口板形的准确计算与预测,为此,充分结合小型四辊轧机的设备与工艺特点,建立了四辊轧机考虑工作辊水平位移时的板形模型;通过板形对比说明了该模型计算结果的准确性。在此基础上,具体分析了工作辊水平位移产生的规律以及在考虑工作辊水平位移时弯辊力对板形控制的影响,并将该模型应用到某钢厂650可逆四辊轧机机组,开发了650可逆四辊轧机工作辊水平位移对板形影响分析软件,有效地解决了以往板形计算误差大的问题,实现了对出口板形的准确计算与预测,大大提高了板形控制精度。     

万能凸度轧机中间辊偏移板形调控能力分析

1420单机架万能凸度轧机(Universal crown mill,UCM)轧制极薄带时,中间辊偏移对正向轧制与负向轧制时工作辊弯辊、中间辊弯辊及中间辊窜辊的板形调控特性存在一定的影响,从力学角度分析辊系的受力状态,并运用LS-DYNA有限元软件建立显示动力学模型,定量计算中间辊不偏移轧制与正向偏移轧制及负向轧制时各板形调控手段的调控特性。计算结果显示轧机中间辊不偏移时,工作辊弯辊力与带钢凸度呈线性关系,随着工作辊弯辊力的增大,带钢凸度减小;当中间辊偏移时,工作辊弯辊调控功效要大于中间辊不偏移时,且正向轧制的弯辊调控功效要优于负向轧制;中间辊弯辊调控特性表现出与工作辊弯辊相似的变化趋势。不同中间辊窜辊的板形调控能力变化不大,不偏移轧制与负向轧制调控能力基本相同,正向轧制在窜辊量为15~30 mm范围内,其调控能力好于另外两种轧制工况。     

冷轧无取向硅钢横向厚差控制

冷轧中中低牌号的无取向硅钢多采用万能凸度轧机(Universal crown mill,UCM)生产,其板形好坏受制于UCM轧机板形调节手段的协调使用.为掌握UCM轧机的板形控制特点,建立基于二维变厚度有限元的辊系弹性变形和基于三维差分的轧件塑性变形的六辊轧机耦合模型,对UCM轧机的板形调控性能进行详尽的分析,包括工作辊和中间辊弯辊、中间辊窜辊的调控功效、辊间接触压力分布等.在此基础上,提出可用指导生产的板形控制策略,指出UCM轧机在横向厚差控制方面的不足.针对工业生产中UCM轧机轧制无取向硅钢横向厚差大的问题,在大量仿真计算的基础上,开发具有高次曲线函数的边部变凸度(Edge variable crown,EVC)的工作辊.采用该工作辊后,各种品种的无取向硅钢的横向厚差不大于10 μm的百分比由24%提高到99%,横向厚差的均值小于6μm,远小于之前的13μm.     

UCM冷连轧机辊型曲线优化设计

以900mm四机架六辊UCM冷连轧机组为研究对象,建立了轧辊辊间接触压力和板形计算模型,以均匀辊间接触压力分布和板形良好为目标,对机组轧辊辊型曲线进行了优化设计.理论计算表明,优化后的辊型曲线均匀了辊间接触压力分布,降低了辊端接触压力峰值,同时能够提高弯辊力对板形的控制效果.工业生产试验后正式推广使用,支承辊和中间辊掉肩和掉肉现象得到了全面遏制,板形质量得到良好控制.     

万能凸度轧机非对称板形调控特性与广义整体板形控制策略研究

随着板形质量精度要求的不断提高以及板形控制技术的显著进步,非对称板形缺陷逐渐凸显为带钢轧制质量控制的重要技术难点。根据目前新建万能凸度轧机(Universal crown mill,UCM)逐渐具备新型非对称板形控制手段——反对称弯辊的有利条件,通过ANSYS有限元仿真计算软件,建立高精度辊系—轧件一体化耦合模型,分析UCM各对称与非对称板形控制手段沿带钢全宽调控特性的差别,并以板形调控功效矢量的形式进行定量表示。在仿真基础上,提出基于板形调控功效矢量的广义整体板形控制策略,并设计完整的板形设定计算模型与闭环控制模型。通过仿真试验表明,该控制策略能够很好地通过各对称与非对称板形控制手段的有效配合实现对复杂模态板形的有效控制,具有广阔的研究与应用前景。     

CVC轧机在北台1780热连轧生产线上的应用

介绍了CVC轧机在北台1780热轧厂的实际应用情况。研究了北台1780热连轧CVC的辊形曲线方程，并根据磨床的实际情况对曲线方程进行变换．确定了曲线的基本参数。结合板形设定模型对同一轧制周期的不同厚度规格进行考察，结果表明：北台CVC轧机在板形控制上能够满足设定要求。     

冷连轧设定控制系统综合优化研究

基于现阶段冷轧板形精度要求的提高、板形控制技术的发展与智能控制技术的进步,在传统冷连轧负荷分配研究基础上,提出板形板厚张力设定控制系统综合优化计算方法。对板厚、张力进行兼顾板形偏差最小、弯辊裕量最优及负荷平衡的多目标优化设计,对工作辊弯辊、中间辊弯辊以沿带钢全宽板形偏差最小为目标进行优化设计。优化计算采用具有良好全局和局部寻优能力的三种群粒子群差分进化算法(Three-populations particle swarm optimization and differential evolution algorithm,Thr_PSODE)。现场应用结果表明,通过设定控制系统综合优化对轧制规程、张力制度以及各板形调控手段的优化配置,在兼顾多个优化目标的同时充分挖掘轧机的板形调控能力,实现了对复杂模态的高次板形缺陷的有效控制,具有重要的研究价值与应用前景。     

五机架四辊冷连轧机板形参数综合设定技术

经过大量的现场试验与理论研究,结合五机架四辊冷连轧机组的设备与工艺特点,改变传统技术中对1机架～5机架5个部分板形参数单独考虑的设定方法,以成品板形质量最佳为优化目标函数,同时将各个部分板形参数的相对余量均匀作为约束条件,利用Powell优化方法对板形参数进行综合优化设定,不但可以提高五机架四辊冷连轧机组弯辊对板形的控制能力,充分发挥弯辊的作用提高成品的板形质量,而且可以提高弯辊缸的使用寿命,给企业带来经济效益,具有进一步推广应用的价值.     

热轧宽带钢自由规程轧制中机型的配置

为了提高自由规程轧制中热连轧机的板形调节能力,提出了热轧宽带钢的机型配置方案。新机型的特点在于轧机的上游机架采用线性变凸度工作辊技术,下游机架使用锥形工作辊技术,全机组采用变接触轧制技术和强力弯辊。生产实绩表明,新机型配置方案使得宽带钢热连轧机板形控制性能大幅提高,能够适应自由规程轧制的需求。     

热轧宽带钢自由规程轧制中机型的配置

为了提高自由规程轧制中热连轧机的板形调节能力,提出了热轧宽带钢的机型配置方案。新机型的特点在于轧机的上游机架采用线性变凸度工作辊技术,下游机架使用锥形工作辊技术,全机组采用变接触轧制技术和强力弯辊。生产实绩表明,新机型配置方案使得宽带钢热连轧机板形控制性能大幅提高,能够适应自由规程轧制的需求。     

板带轧机板形控制倾辊弯辊神经模糊PID模型

板形是板带轧制的重要质量指标,倾辊和弯辊是板形控制的重要手段.目前常规的PID控制算法被广泛应用到板带轧机倾辊和弯辊板形控制系统中,但由于实际系统随机干扰严重,具有多变量、非线性、强耦合的特征,难以建立较为准确的数学模型,常规的PID控制算法很难满足板形高精度控制的要求.为能提高倾辊和弯辊板形控制系统的性能,在常规PID控制算法的基础上,建立基于神经网络的模糊PID倾辊弯辊板形控制模型,通过神经网络的自学习能力和模糊控制的"概念"抽象能力的有机结合寻找一个最佳的P、I、D非线性组合控制律,增强对控制环境变化的适应能力和自学习能力.仿真试验结果表明,该模型能很好地跟踪板形的目标设定值,响应快,超调小,鲁棒性强,可提高倾辊和弯辊对板形的控制精度,为板形高精度控制提供了一种新方法.     

冷轧机板形控制系统弯辊力预设定模型开发

针对某公司六辊冷轧机,采用影响函数法建立了辊系变形计算模型并开发了相应的计算程序。利用所建辊系变形模型结合轧机的板形控制策略,建立了针对轧机的理论和在线两种弯辊力预设定模型。实例计算表明,所开发模型精度符合实际要求,可用于生产实际,为提高轧机板形控制预设定精度,改善轧机产品的板形质量提供了理论依据。     

冷轧板形测量值计算模型的研究与应用

为了得到准确的板形测量值,通过分析板形辊的结构与板形测量原理,制定板形测量信号的标定及滤波处理方法。为了补偿带钢横向厚差对板形测量的影响,建立轧后带钢横向厚度分布模型,把各个测量段处的带钢厚度引入张应力分布计算模型中,提高了带钢张应力分布计算的精度。根据带钢与板形辊的接触状态设定带钢边部板形测量值的补偿计算模型,用于修正未被带钢边部全部覆盖的传感器所测径向力。针对轧制过程中板形辊上某些传感器会出现故障的情况,制定故障测量段的插值计算方法。给出由各测量段板形测量值向若干个特征点处板形值的转换模型,简化板形控制系统中的数据处理过程。板形测量值计算模型已用于1450冷连轧机的板形控制系统改造中,经现场应用表明,模型具有较高的精度,为冷轧板带生产实现精确的板形控制提供条件。