板带热轧过程工作辊磨损预测研究

为实现轧辊磨损的精准预测,建立了基于Archard公式和轧制基本理论的工作辊磨损预测模型,使用ABAQUS建立了轧制过程中轧辊-工件热力耦合模型,在此基础上,系统分析了压下率、轧制速度、轧件宽度及支撑辊对工作辊接触应力和磨损的影响规律,并使用现场实测数据验证了模型的有效性。结果表明,随着压下率的增加,接触应力和磨损显著增大。轧制速度的增加基本不改变接触应力的分布情况,但会引起相对滑动速度增大,导致工作辊磨损增加。工件宽度影响磨损的轴向分布,随着轧件宽度的增加,接触应力和磨损减小。轧辊与轧件产生的磨损为辊间磨损的30倍以上。通过与某厂1580 mm产线实际数据对比,计算磨损值与实测数据吻合良好,模型平均预测误差为3.85%,实现了轧制过程工作辊磨损的高精度预测。

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.

热连轧带钢终轧温度控制样本跟踪策略

为了加强前馈控制在带钢终轧温度控制中的作用,提高机架间喷水冷却控制精度,分析了带钢在机架间运行过程中的速度变化规律,将带钢在精轧机架间的冷却过程划分为多个冷却计算单元,阐述了机架间微跟踪策略的原理,给出了合理的通条带钢机架间微跟踪方法.使用实验室已开发的热带终轧温度模拟运行软件,结合国内某厂现场数据,进行了机架间温度控制模拟计算,计算结果优于现场实测数据.

热轧带钢终轧温度控制模型的应用研究

为了适应加速轧制时高精度终轧温度控制的要求,在机架间冷却单元的基础上开发了在线自适应、前馈与反馈相结合的在线终轧温度控制模型,并现场测试了机架间冷却阀门的开度和流量曲线。结果表明,该模型对于提高终轧温度控制精度是有效的。

调节轧制速度和水流量进行终轧温度控制的比较

结合国内某热轧带钢厂终轧温度控制模型的调试过程,分别介绍了通过调节水量和调节轧制速度进行终轧温度控制的原理;对比了轧制典型产品时采用上述两种手段调节终轧温度的轧制速度实测曲线、水量调节曲线和终轧温度实测曲线,探讨了产生不同终轧温度控制效果的原因;结合轧后冷却样本跟踪原理,分析了调节速度时对于下游轧后冷却控制过程的影响.研究结果表明:采用调节轧制速度手段的终轧温度控制精度略高;采用调节机架间水量手段时轧制速度曲线更平滑,有利于轧后冷却过程控制.

UCM可逆式轧机板形设定模型的建立

为了提高板形控制精度和自动化程度,结合我国某厂UCM可逆轧机生产实际情况,基于轧辊弹性变形原理建立了影响函数法工作辊弯辊力寻优机制。根据不同带钢宽度、变形抗力、入口厚度、压下率和入口凸度以及轧辊半径计算与目标出口凸度对应的最佳弯辊力,将计算结果进行逐步回归分析,建立了板形设定模型,该模型计算值与影响函数法计算值之差在±20kN内。

热轧中宽带钢凸度控制模型开发与应用

以国内某热轧带钢厂的新建项目为背景,分析了影响热轧中宽带钢凸度的主要因素,介绍了凸度预设定模型、工作辊热凸度和磨损计算模型及凸度和平直度反馈控制模型的主要功能及架构;针对典型产品的轧制过程设计了精轧机组工作辊的正弦辊形曲线.根据某产品轧制过程的工程记录数据,绘制了精轧机组的比例凸度分配曲线,结合多功能仪实测数据分析了模型的控制效果,带钢出口凸度保持在(40±20)μm的比例占带钢全长的100%,平直度为(0±10)I的比例占带钢全长的98%以上.

四辊轧机不对称刚度条件下轧辊弹性变形的研究

针对国内某热连轧厂精轧机组某机架轧机两侧刚度不对称的实际情况,为了研究四辊轧机驱动侧和操作侧刚度不对称条件下轧辊弹性变形的规律,采用影响函数法开发了基于双悬臂梁模型的轧辊弹性变形模拟计算模块,对刚度不对称时的四辊轧机进行了受力分析,对轧辊和轧件进行了离散化,给出了关键的影响函数.使用该计算模块并结合现场实际数据计算了不同刚度差条件下工作辊的弹性挠曲、工作辊与轧件之间的压扁、工作辊与支撑辊之间的弹性压扁、轧制力的横向分布和辊间压力的横向分布规律,研究了不同刚度差条件下轧件出口断面形状的变化规律.

热连轧带钢终轧温度预报模拟软件开发

在传统热连轧精轧机组温降模型基础上,开发了带钢热连轧终轧温度预报软件。将带钢在中间辊道和精轧区内按主要冷却方式的不同划分为多个传热区域,并以带钢粗轧出口温度实测值为起点,依次累加计算带钢在精轧区内的温降。使用该软件计算的带钢恒速轧制温度预报结果与现场实测值吻合较好。

负荷分配对精轧带钢温度的影响

用带钢热连轧精轧温度控制模拟软件,系统地研究了负荷分配对带钢精轧轧制过程中变形温升、水冷温降以及精轧出口温度的影响,并总结出了相应的规律,为建立高精度热连轧带钢温度控制模型提供了理论依据。

轧辊凸度及直径对热轧带钢凸度的影响

为建立高精度的热轧带钢凸度计算数学模型,采用影响函数法开发了带钢凸度影响率计算软件,研究了轧辊凸度及轧辊直径对热轧带钢凸度的影响规律,得出了四辊轧机轧辊凸度影响率基本值的5次多项式拟合系数及工作辊凸度影响率的修正指数,建立了轧辊凸度影响率计算数学模型,为优化板形控制模型参数提供了理论依据。

热带终轧温度计算的逐步回归分析模型

基于大量现场工程记录数据,考虑轧制速度、精轧入出口厚度、机架间水量等影响热带终轧温度的主要因素,采用逐步回归分析法进行热带终轧温度计算模型的多元线性回归建模,在模型系数未进行学习时采用线性模型进行模拟计算,将计算结果与工程记录数据进行比较,模型计算结果与记录数据之差小于15℃范围内的达70.1%,表明该模型计算效果能够满足终轧温度控制精度要求.针对线性回归模型的局限性,对该模型系数自学习方法进行了讨论.

四重铝箔轧机工作辊辊形曲线的优化

针对国内某四重铝箔轧机生产装饰箔时出现的二肋浪形问题,根据板形理论分析认为箔材轧制中产生二肋浪形的原因是工作辊对应区域的等效凸度过大.分析了热膨胀和冷却、工作辊粗糙度和工作辊曲线等因素对工作辊等效凸度的影响,确定现场条件下影响工作辊对应区域等效凸度的主要因素为工作辊曲线参数,参考相关文献推导了铝箔轧机工作辊曲线表达式,对采用不同凸度、不同半角时的工作辊曲线进行了对比,从中选出适合当前工况下的工作辊曲线.采用该工作辊曲线进行现场实验,实验结果表明通过提高工作辊曲线半角角度可使二肋浪问题得到解决.

热轧带钢凸度影响率计算软件开发

采用影响函数法开发了热轧带钢凸度影响率计算软件,使用该软件可以计算压下量影响率、轧辊直径影响率、单位宽度轧制力影响率、工作辊弯辊力影响率、工作辊凸度影响率、带钢入口凸度影响率和负荷分布影响率等带钢凸度影响率基本值及6次多项式拟合系数。

热带精轧过程中温度变化规律的研究

为研究热连轧带钢终轧温度变化规律,给出了带钢轧制过程温度计算模型,分析了轧制速度、工作辊材质、带钢材质和工作辊温度对变形温升、接触温降和摩擦温升的影响,从而得到带钢轧制过程中温度变化的影响规律,为建立高精度热连轧带钢温度控制模型提供了理论依据。

一种热带精轧温度控制的简便计算方法

通过所建立的热带终轧过程计算的简化模型和确定的当量间距基本值,计算热带在精轧各机架间的温度。简便计算结果和理论模型计算结果的对比表明,简便计算方法能较精确地计算热带在精轧区的温度。当目标温度发生变化时,用简便计算法可以调整机架间喷嘴状态以适应新的目标值。

采用平辊实现自由程序轧制最优横移方案新方法

在轧制宽带钢之后轧制窄带钢的轧制次序将会导致宽度方向板厚波动,出现浪形的缺陷·为了防止这些缺陷,对国内某厂2050mm热连轧机组前5机架采用CVC工作辊,而F6、F7机架采用了平工作辊轧制·考虑到横移位置与辊缝轮廓形状之间的关系,开发了适合于平工作辊的最优横移新方式,使得在板带和工作辊的接触区形成光滑的辊缝形状,从而实现自由程序·并将最优横移新方法应用到国内某厂2050mm热连轧机的改造中,取得了满意的效果·

四辊轧机轧辊弹性变形解析模块的开发

采用影响函数方法开发了四辊轧机轧辊弹性变形解析模块 ,完善了辊间压扁和工作辊压扁影响函数计算模型 ,克服了轧辊压扁影响函数计算过程浮点数被零除的缺陷 ,提出了平滑指数和收敛指标取值的处理方法 ,有效地解决了四辊轧机辊系弹性变形计算精度及收敛问题。该模块适应于普通四辊轧机、PC轧机和CVC轧机轧辊弹性变形计算 。

带钢冷轧闭环反馈控制最优化算法程序开发

基于多变量最优化控制的带钢闭环反馈控制模型能够充分利用弯辊和轧辊倾斜等平直度控制机构对板形偏差进行控制。闭环反馈控制的目的是使带钢实测板形与目标板形一致,闭环反馈最优化算法程序能充分利用输入信息,全面考虑多个执行机构对板形的作用,避免各控制之间的相互影响,它是该模型准确计算板形调节量的关键。为了实现自主建立带钢冷轧生产线,对某厂1 700 mm四机架四辊冷连轧机第四机架闭环反馈控制进行深入研究,根据对偶法采用C语言开发出基于多变量最优化闭环反馈计算程序并将其嵌入到可编程逻辑控制器(Programmable logic controller,PLC)中,开发出自主的基于多变量最优化闭环反馈控制模块。由该模块计算的闭环反馈平直度执行机构调节量与采用Matlab工具箱Quadprog函数计算结果一致,计算精度高。

入口楔形对中厚板侧弯影响规律

为了研究轧件入口楔形对中厚板侧弯的影响规律,提高侧弯控制精度与效率,针对国内某中板厂精轧机组四辊轧机的生产实际情况,采用基于双悬臂梁的影响函数法开发了不对称条件下辊系辊弹性变形计算模块,阐述了该模块的离散化方法、关键数学模型及向量与矩阵的确定以及轧辊弹性变形的求解方法.基于现场实际数据进行入口楔形不对称条件下的模拟计算,得出了入口轧件楔形对出口轧件弯曲半径的影响规律,指出轧辊刚性倾斜是控制侧弯的有效手段,并建立了来料存在楔形时的目标楔形量计算模型及侧弯控制模型.