Application of simulated annealing algorithm to improve work roll wear model in plate mills

Employing Simulated Annealing Algorithm (SAA) and many measured data, acalculation model of work roll wear was built in the 2 800 mm 4-high mill of Wuhan Iron and Steel(Group) Co. (WISCO). The model was a semi-theory practical formula. Its pattern and magnitude werestill hardly defined with classical optimization methods. But the problem could be resolved by SAA.It was pretty high precision to predict the values for the wear profiles of work roll in a rollingunit. After one-year application, the results show that the model is feasible in engineering, and itcan be applied to predict the wear profiles of work roll in other mills.

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。

CSP产线工作辊辊形优化及智能窜辊策略研究

对热轧CSP产线生产的硅钢板带断面进行测量发现,在工作辊服役后期生产的产品,其断面常出现局部高点现象。服役后下机工作辊轮廓也在对应带钢断面局部高点位置,呈现“猫耳”型磨损。对F7工作辊辊形进行了优化,并考虑机组设备现有的工作辊窜辊功能,使用变行程、步长的智能窜辊策略,通过改善工作辊磨损状态,均匀轧辊磨损,延长轧制公里数,改善硅钢板带断面的局部高点。该优化方案自上线以来,有效保证整个工作辊服役周期内具有良好的凸度控制能力,断面质量控制稳定性与轧制公里数大幅度提升。

热轧工作辊磨损模型的遗传算法

热轧精轧机组工作辊磨损非常严重,是板形控制中主要的干扰因素,也是板形研究的难点。分析了工作辊的磨损机理及其影响因素,建立了轧辊磨损模型,并采用遗传算法对模型参数进行估计。验证结果表明该模型实用可靠,可用于工作辊磨损在线预报。

兼顾热轧工艺润滑的工作辊磨损预报模型

通过对某1700热连轧厂润滑轧制中轧辊磨损主要影响因素的研究,提出了包含润滑项的工作辊磨损预报模型,并采用模拟退火遗传算法估算模型主要参数。现场运用结果表明,该工作辊磨损模型结构及其模型参数能够兼顾热轧润滑和非润滑工况,提高了工作辊磨损的预报精度,满足在线运用需求。

长行程窜辊热轧平整机辊形一体化改进与应用

针对某厂热轧平整机工作辊局部磨损严重及由此引起的辊系板形调控能力变得十分复杂等问题,提出适用于热轧平整机工作辊的磨损模型,基于此分析工作辊服役过程中特殊磨损形状对板形调控能力的影响规律。对工作辊和支持辊辊形进行仿真分析与理论研究,提出热轧平整机一体化辊形配置并进行工业轧制试验。研究结果表明:原有辊形配置不合理,易造成工作辊的不均匀磨损、工作辊过度挠曲和有害接触区过大等问题;新辊形配置使弯辊力调节比率由50%-70%缩小到25%-35%。

两种型面轮轨滚动接触蠕滑率和摩擦功

采用数值分析方法详细分析了 2种型面轮对与轨道在滚动接触过程中的接触几何、蠕滑率和摩擦功 .在摩擦功分析计算中利用了 Kalker三维弹性体非赫兹滚动接触理论 ,并考虑了轮轨的结构变形的影响 .分析计算表明 ,在轮对运动状态相同的情况下 ,磨耗型轮对与轨道之间的蠕滑率和摩擦功与锥型轮对和轨道之间的蠕滑率和摩擦功相差甚大 .数值分析结果表明 ,现行铁路中正在推广使用的磨耗型轮对并不能减少轮轨接触表面之间的磨损 。

CVC轧机轧辊磨损评价

对CSP连轧生产线使用的CVC轧辊磨损进行了大量实测,得到CVC轧机精轧机架工作辊的不同磨损形式,F1-F4和F7机架工作辊磨损为对称形式,F5、F6机架工作辊磨损为一端大一端小的不对称形式。在此基础上求出各架轧辊的辊形自保持参数和辊形变化特征参数,对各机架轧辊的磨损进行了分析和评价。工作辊磨损沿辊身长度方向各点磨损比较均匀,辊形自保持性较好,说明该生产线目前采用的CVC辊形曲线比较合理,能保证良好的板形控制效果。

带钢冷轧机工作辊表面粗糙峰轧制磨损过程离散元法研究

将带钢冷轧过程中磨损量仅有微米或亚微米数量级的工作辊表面粗糙峰的轧制磨损,视作一种由更小尺度的微细颗粒质量脱落引起的不连续细观磨损行为,建立工作辊表面局部区域内粗糙峰轧制磨损的离散元仿真模型,模拟研究工作辊表面粗糙峰上质量脱落的变化过程和磨损规律。针对工业生产中使用电火花毛化机床加工制备的实际工作辊表面微观形貌,抽象建立若干种主要工作辊表面粗糙峰几何形状,研究不同几何形态粗糙峰的表面在相同的轧制工况条件下的不同磨损行为和抗磨损性能,仿真结果与工业生产中实测取得的工作表面粗糙峰磨损规律定性一致。研究也表明,模拟工作辊表面粗糙峰的复杂细观磨损问题,离散元方法可能是一种值得关注的方法。

铸造热轧带钢工作辊的剥落失效与预防措施

论述了在热轧带钢生产过程中工作辊剥落失效的主要形式,包括马鞍形剥落、带状疲劳剥落、结合层处脱落、辊肩脱落等。预防措施主要是避免轧辊产生应力集中和轧制过载、避免轧制事故如带钢与轧辊粘钢、制定合理的轧辊磨削工艺、减少轧辊材料中的参杂物等。从而为建立良好的轧辊利用和管理制度提供借鉴,以消除剥落,提高轧辊使用寿命。

热轧带钢平整机工作辊的不均匀磨损及其降低措施

以2 250 mm热轧带钢平整机为对象,对工作辊的不均匀磨损进行研究。通过测量发现其工作辊磨损具有"W"形的特征,并分析该磨损与热轧和冷轧平整磨损的异同。结合其磨损特点,构造磨损模式函数,采用遗传算法确定模型参数,得到可满足工程要求的磨损模型。利用该模型计算分析不同窜辊策略时工作辊的磨损情况,针对原策略的不足提出新的窜辊策略并进行工业试验。研究结果表明:不均匀磨损程度减小,工作辊服役期延长。

轧辊磨损及其预报

在对轧制摩擦特点进行分析的基础上 ,论述了轧辊磨损形成机理 ,分析了各种工作辊磨损预报模型 ,提出了今后工作辊磨损研究工作的建议。

轧制高强钢用新型冷轧工作辊的开发及其应用

针对高强钢、超高强钢的轧制生产需求,通过合金成分设计和制造工艺开发,研制出轧制高强钢用新型冷轧工作辊,工作层的耐磨性能以及辊体的强韧性得到显著改善。现场使用结果表明:单周期平均轧制吨位提高了约40%,单次下机磨削量降低了约7%,使用性能优于进口的同类型冷轧工作辊。新型冷轧工作辊适用于汽车用高强钢的轧制生产,硅钢、不锈钢及其他难轧板材等也有广泛的应用前景。

带钢冷轧机工作辊表面轧制磨损形貌的模拟仿真

针对带钢冷轧过程中磨损量仅有微米或亚微米数量级的工作辊表面微观形貌的轧制磨损,建立元胞自动机磨损模型,模拟工作辊表面微观形貌的轧制磨损行为及其动态变化过程。采取不同频率正弦曲线叠加组合对工作辊表面形貌的圆周向轮廓进行数学描述和建模,结合生产实际和已有研究,确定接触咬合磨损与磨粒磨损的元胞状态转换规则,建立元胞自动机原理工作辊表面磨损演化模型,并模拟得到在不同工况条件下工作辊表面微观形貌的磨损规律,仿真研究所得粗糙度磨损演变规律与在工业生产中实测统计获得的磨损演变规律基本吻合。

热轧轧辊磨损模型研究及轧辊横移影响分析

在对热轧带钢精轧工作辊磨损影响因素进行分析的基础上,采用"切片法"建立考虑横移影响的轧辊磨损模型,给出磨损模型的参数优化方法。实验验证表明,优化后的模型计算精度得到显著提高,计算偏差的标准差控制在15μm以内,轧辊磨损轮廓形状更加符合实际。采用逐步累计-叠加方法,对一个换辊周期内的轧辊磨损进行数值模拟,发现实施轧辊横移后,轧辊磨损在带钢宽度方向趋于均匀,磨损辊型曲线更加光滑、平缓,消除了轧件边部附近轧辊的局部严重磨损造成的猫耳现象,有利于热连轧机组实施自由程序轧制。

轧机复合衬板工作层材料的研究和应用

研究了一种适合于制造轧机复合衬板的工作层材料,对衬板材料的化学组成、各种合金元素的作用及其加入量、衬板熔炼和轧制工艺进行了深入研究,衬板工作层材料经油淬和中温回火后,硬度大于HRC60,抗拉强度大于1600MPa,冲击韧性大于18J/cm2,断裂韧性大于37MPa·m0 5。应用于钢管热连轧机架上,耐磨性比堆焊衬板提高1倍以上。

热轧厂精轧工作辊剥落事故分析及改进措施

某公司热轧厂1700mm热连轧机精轧机组后段F4-7架工作辊接连出现12次剥落事故,经过对剥落工作辊进行宏观断口分析、金相检验分析和电子探针检验分析,找出了工作辊剥落原因,并提出了改进措施:在提高工作辊耐磨性的同时,应当提高、至少不损害工作辊抗事故性;同时改善工作辊使用与维护条件,坚决杜绝工作辊辊身表面出现或者残留裂纹后继续上机使用,只有这样才能有效防止工作辊再次出现剥落事故。

四辊冷轧机基于机理与工况相结合的工作辊磨损模型研究

在大量的现场试验与理论研究的基础上,充分考虑到冷轧生产过程中的设备与工艺特点,将磨损机理与轧制过程中实际磨损数据的测量结果有机结合,建立了一套既考虑机理又考虑工况、不但适用于对称磨损而且适用于不对称磨损的工作辊预报模型,并将其应用到宝钢冷轧薄板厂1220五机架冷连轧机的生产实践,有效的保证了工作辊磨损的预报精度,为辊型设计、板形控制奠定了坚实的理论基础,提高了产品的板形质量,为企业创造了较大的经济效益,具有进一步推广应用的价值。

CSP热轧CVC工作辊磨损模型优化

通过对钢厂CSP生产线CVC工作辊磨损的实测,得到工作辊的磨损曲线。在此基础上考虑影响轧辊磨损的丰要因素,建立了适合CSP生产线的工作辊磨损模型,并且借助MATLAB软件全局优化算法确定了模型中的关键参数。该模型计算结果表明,回归磨损曲线面积与实际磨损曲线面积的相对误差为3.78%,计算值与实测值之间的相关系数0.932 8,可用于轧辊磨损的在线预报。

热轧工作辊磨损模型与运维策略研究进展

热轧生产中轧辊受周期性加热、冷却和剧烈接触应力疲劳载荷作用,以及辊身宽度方向温度和轧制力分布不均匀的影响,常导致工作辊磨损不均匀,影响带钢板形和表面质量。综述了热轧工作辊表面磨损周期特点和磨损形貌,热轧工作辊磨损数学模型研究进程以及工作辊的使用维护策略。同时结合热轧生产智能化要求,对热轧工作辊磨损形态在线监测与智能运维的未来发展方向进行了展望。