典型热轧板带产线节能降耗技术的工程实践

在“双碳”目标下,我国钢铁行业的绿色化转型应先从提高效率、节能降耗做起。结合近年国内典型热轧板带轧制生产线的设计与建设经验,对通过装备升级与节能技术的应用来提高产线生产效率、降低能源消耗的一些工程实践措施及实施效果进行了说明,为热轧板带生产线关键装备的设计及技术的选择提供了切实可行的借鉴。

UCM六辊冷轧机中间辊辊形研究

针对1500UCM宽带钢冷轧机轧制薄规格带钢易出现板形缺陷和轧辊剥落等问题,采用有限元软件ANSYS建立六辊轧机辊系弹性变形三维有限元模型,并利用UCM轧机窜辊特性和轧机板形控制性能指标设计中间辊新辊形。有限元仿真研究表明:UCM轧机中间辊新辊形与原辊形相比,轧机板形控制能力明显提高,工作辊弯辊调控功效提高35.21%,辊缝横向刚度增强12.25%,常轧宽度1 280 mm薄板的辊缝凸度调节域面积增大75.26%;且UCM轧机辊间压力分布得到改善,中间辊和工作辊的辊间接触压力峰值和辊间接触压力不均匀度系数分别下降3.16%和2.53%,支持辊和中间辊辊间接触压力峰值和辊间接触压力不均匀度系数分别下降13.29%和17.45%。研究结果为开展UCM轧机中间辊新辊形工业实验提供了理论依据。

2250CVC热连轧机工作辊辊形改进与应用

针对2250热连轧机F5架(CVC)工作辊窜辊行程利用率低、窜辊分布曲线中心偏移,以及CVC工作辊磨损严重且不均匀等问题,建立CVC辊形设计数学模型,结合现场实际应用情况提出武钢2250热连轧机F5架改进的CVC辊形曲线,并给出改进CVC辊形的不同宽度带钢辊缝凸度调节能力的方法;在2250热连轧机下游F5架采用改进的CVC辊形曲线进行工业轧制实验。研究结果表明:CVC轧辊窜辊行程利用率由66%提高到80%,磨损更均匀化。

无取向硅钢热轧工作辊磨损预报模型

根据1700mm 热连轧机采集的现场数据分析了硅钢轧制工作辊磨损的规律和其磨损轮廓曲线．采用中部磨损和边部磨损分别建立磨损计算函数的方式,建立了无取向硅钢轧制的工作辊磨损预报模型．采用遗传算法优化计算了模型参数．现场实测数据验证表明,模型预报精度可靠实用,可用于指导生产实践．

宽带钢热连轧机板形板厚增益调度解耦控制

针对板形板厚综合控制的耦合问题,通过分析板形控制系统需要先后投入平坦度反馈控制和动态凸度控制的综合系统特性,采用前馈补偿综合法设计解耦网络以完成动态轧制过程的板形板厚解耦控制.结合1 700mm热连轧机实际控制系统,提出采用板形板厚增益调度解耦控制方法适应板形板厚耦合特性随实际轧制条件变化的应用需要,建立的增益调度函数集已在大型工业轧机得到验证与应用.

SmartCrown四辊冷连轧机工作辊辊形

针对宽带钢冷连轧机首次应用的SmartCrown板形控制新技术,通过对SmartCrown辊形的函数结构和特征参数进行研究,推导出了SmartCrown辊形设计式,分析了辊形特征参数对辊缝形状的影响.该研究可用于SmartCrown工作辊的磨削及板形控制.

2250CVC热连轧机支持辊辊形研究

针对2250 CVC热连轧机支持辊磨损严重、不均匀且出现剥落问题,提出与2250热连轧机CVC工作辊相匹配的支持辊新辊形CVR(CVC-VCR Compounded Roll),采用通用有限元软件ANSYS建立辊系三维弹性变形模型,并在F3机架上进行工业轧制试验。研究结果表明:与原辊形配置相比,CVR辊形配置不仅增加了弯辊力的调控范围,辊缝横向刚度增加11.5%以上,而且轧制过程服役前期和后期的辊间压力分布不均匀度分别降低28.17%和29.1%,辊间压力峰值分别下降27.56%和24.49%;新支持辊CVR自保持性较好,可稳定发挥其性能。

热精轧机轧辊分段冷却系统的研究与改进

以2800 mm四重可逆式热精轧机为研究对象,介绍其轧辊分段冷却系统的改进过程。通过对喷嘴的参数及布置等进行分析,验证设计的合理性。结合理论与实践,确认“色差”的产生与喷射均匀性有直接关系,而根本原因在于喷嘴的稳定性不足。喷嘴的结构、材料及维护方法是影响稳定性的重要因素,设计时采用更可靠的喷嘴结构和材料,并优化维护方法,可避免“色差”的产生。

基于神经网络的冷连轧机轧制力预报模型

为了提高冷连轧机轧制力预报精度,提出一种解析数学模型结合神经网络校正模型的计算方法,建立冷连轧机轧制力预报模型。采用径向基函数的局部映射和全局线性映射相结合的神经网络校正模型求解带钢变形抗力和轧制变形区的摩擦因数;并采用轧制变形区离散化方法分析轧制变形区内张力、摩擦力及金属变形抗力等在带钢轧制方向上的分布规律,从而建立轧制力在线计算数学模型。现场实测数据离线仿真结果表明,采用此基于神经网络的冷连轧机轧制力预报模型预测轧制力,其预测误差小于8.9%,此模型能用于指导生产实践。

冷连轧机带钢单锥度辊边降控制

针对冷连轧机带钢边降板形控制问题,研究了单锥度工作辊的辊形构成、特点和控制策略,建立有限元模型对比分析了单锥度、常规凸度和SmartCrown工作辊板形控制性能,并结合大型工业轧机调试实验分析了该板形控制新技术在实际生产中的使用情况.结果表明,应用单锥度辊可以有效降低带钢边降,减小带钢总凸度.

基于红送辊道和智能保温坑的热轧材节能技术研究

针对炼钢连铸机与轧钢生产线布局较远、连铸生产节奏与轧钢生产节奏不匹配的问题,根据产线布局的实际情况,建设一条能够分比例输送的高速钢坯红送辊道,同时在一棒和高线配套建设能够自动进坑、出坑的智能保温坑,实现了钢坯通过辊道热送直接进炉、富余的红坯自动进坑保温、自动反坑入炉的无缝衔接,解决了连铸机和轧钢生产线生产节奏不匹配的问题。

导热辊内部孔道结构及其在锂电池极片轧制中的应用问题研究

为进一步提高锂电池极片的压实密度,在轧制过程中软化极片表面的活性物质、增加极片的柔软和可塑性,可以用来提高电池的能量密度和循环寿命。在对锂电池导热辊的研究中,使用ANSYS软件进行计算和建模,以企业常采用的9Cr2Mo合金钢材料的导热辊为对象,对距离辊面50mm、70mm、90mm等3种不同距离导热辊的油孔开孔及其位置分布方式进行研究,综合考虑导热辊的加工性能、应力集中分布、导热性等多因素进行计算分析,得到油孔距辊面50mm为最佳距离。通过实践,距离辊面50mm导热辊可以使常规钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂材料的极片在正常范围内得到较高的压实密度,有效提高电池的容量和充放电效率。

板带钢热轧支持辊不均匀磨损及其解决措施

在大量实测和分析支持辊磨损辊形的基础上 ,建立了热轧精轧机组支持辊的磨损预报模型 ,且采用改进后的混合遗传算法对模型参数进行了估计。并介绍了可以改善支持辊的磨损 。

热连轧带钢终轧温度的影响因素

在传统传热模型基础上开发了带钢热连轧精轧温度控制模拟软件,系统地分析了穿带速度、带钢粗轧出口温度、带钢机架间厚度、水冷换热系数和工作辊材质等7种因素对带钢精轧出口温度的影响规律;确定了影响带钢终轧温度的主要因素;使用现场实测数据对模拟软件计算精度进行了检验,表明开发的精轧温度控制模拟软件计算精度较高.为建立高精度热连轧带钢温度在线控制模型提供了理论依据.

CVC轧机支持辊力学有限元分析及新辊形

现场跟踪实测并分析CVC轧机支持辊综合辊形数据,发现CVC轧机支持辊存在严重且不均匀磨损,并时有严重边部剥落事故发生。建立MSC.Marc二维动态弹塑性有限元模型分析了支持辊辊内应力状态,提出较大的辊间接触压力及支持辊工作层厚度的减小,对辊内应力具有不利影响,指出不均匀的辊间接触压力分布,是支持辊不均匀磨损甚至剥落的主要原因。建立ANSYS静态弹性有限元模型,分析板宽、单位轧制力、弯辊及窜辊对辊间接触压力分布的影响,发现带钢宽度的不断变化有利于改善支持辊的受力状况,而弯辊和负向窜辊均会增大辊间接触压力分布不均匀度系数。基于有限元仿真和现场工业试验,提出了CVC轧机支持辊新辊形,与引进的原常规支持辊相比,新支持辊服役前期的不同窜辊位置辊间接触压力峰值和辊间接触压力分布不均匀度系数分别下降了3.5%～16.0%和3.5%～15.9%,支持辊服役后期的辊间接触压力峰值和不均匀度系数分别下降25.7%和28.3%。1800 mmCVC热连轧机F3～F4机架工业应用实践证明,新辊形自保持性好,性能稳定,已投入工业应用,可推广应用到同类轧机。

轧制过程轧辊磨损数学模型试验研究

利用自行开发研制的DTW-166热磨损试验机,研究了高铬铸铁、高速钢轧辊的磨损量与工艺参数的关系。分析了现场轧制过程中正在使用的轧辊磨损模型,对该数学模型在结构上进行了改进,利用各种条件下的大量试验数据,回归得到热轧带钢轧辊磨损的数学模型。该数学模型的建立为提高设定计算中的板形控制功能提供了理论基础。

热轧带钢高铬铸铁轧辊表面氧化膜研究与应用

为了解决精轧机组轧辊表面氧化膜引起的带钢表面氧化铁皮细孔质量问题 ,利用扫描电镜、光学显微镜、显微硬度计及能谱仪等对高铬铸铁轧辊表面氧化膜形成及脱落进行了研究 ,提出了控制氧化膜脱落减少氧化铁皮细孔的方法 ,在生产实践中收到良好的效果。

冷连轧机轧制力的影响因素

通过将轧制变形区划分为微单元,对变形区内轧制力影响因素的变化规律进行研究。根据微单元塑性变形方程式,建立单位轧制压力的计算模型。针对变形抗力、摩擦因数等非线性因素,建立基于神经网络校正系数和工作参考点方法的数学模型,分析其在变形区内的变化规律。针对轧辊压扁和轧制力计算的耦合现象,采用计算机迭代计算的模型完成轧制力的解耦计算。工业轧机实际数据验证了采用微单元方式计算轧制力预报精度高,可用于生产实践。

H型钢轧制有限元模型研究及应用

研究了H型钢轧制过程仿真中的几何模型、材料模型和边界条件的设定问题,重点研究了断面上网格的合理分布。利用该优化模型成功地对H型钢轧制过程进行了仿真分析,取得了H型钢轧制过程中的金属流动规律、残余应力分布及立辊的水平压下偏差对轧件变形和轧制力的影响规律。结果表明,建立的H型钢轧制过程有限元仿真模型合理,能为生产实践提供理论参考。

热连轧机厚度设定与控制系统分析

本文介绍１７００ｍｍ热连轧机一种厚度、轧制压力的预设定方法和厚度控制系统。通过对该系统分析，证明系统与动态设定型一致，同时具有自己的特点．这对设计和改造热连轧机控制具有实际意义．