雙機架可逆四輥冷軋機軋制特性及板形控制特性研究.pdf

1、本文以濟鋼冷軋廠的“雙機架可逆冷軋機板形控制研究與仿真軟件開發(fā)”項目為背景，以降低斷帶率，優(yōu)化板形為目的，系統(tǒng)研究了雙機架可逆冷軋機組的軋制特性，板形控制系統(tǒng)的基本理論、數(shù)學(xué)模型及輥形曲線優(yōu)化設(shè)計。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)為充分了解軋制參數(shù)對機組軋制狀態(tài)的影響，分析所采用的厚度和張力控制方式的合理性，建立了雙機架可逆冷軋機組靜態(tài)特性分析模型。利用所建立的模型分析了進行張力控制和不進行張力控制時，輥速、輥縫、來料厚度、摩

2、擦系數(shù)及變形抗力變化對各機架出口厚度和機架間張力的影響。在此基礎(chǔ)上，確定了入口機架輥縫用于厚度控制，入口機架和出口機架輥速以及出口機架輥縫均可用于機架間張力控制的控制策略，故現(xiàn)場采用入口機架和出口機架輥縫進行厚度控制，入口機架輥速進行機架間張力控制的控制策略是合理的。
　　(2)為研究軋制參數(shù)變化后，軋制狀態(tài)隨時間的變化規(guī)律，建立了雙機架可逆冷軋機組動態(tài)特性分析模型。利用所建立的模型分別對參數(shù)波動以及啟車和加速過程進行了分析。分析

3、結(jié)果表明:軋制參數(shù)階躍變化后，在達到新穩(wěn)態(tài)的過程中，帶鋼厚度和機架間張力均呈階梯形的變化趨勢，最終結(jié)果與靜態(tài)特性分析結(jié)果一致;建張階段形成的減薄區(qū)導(dǎo)致后續(xù)軋制過程中張力瞬間增大，對帶鋼形成的沖擊力，是導(dǎo)致啟車斷帶的主要原因，采用修改啟車方式減小減薄區(qū)減薄量的方法，基本杜絕了啟車斷帶事故的發(fā)生;針對軋機加速過程中的厚度減薄，提出采用輥縫對摩擦系數(shù)和支撐輥油膜軸承油膜厚度進行補償?shù)牟呗?，模擬結(jié)果證明采用此補償方式不僅能減小厚度減薄量，還能減

4、小加速過程中的張力波動，是一種可行和有效的補償策略。
　　(3)針對雙機架可逆冷軋機組的特殊布置形式，對輥系的穩(wěn)定性進行了分析。改進了CVC工作輥接觸的判定條件，在考慮張應(yīng)力分布和工作輥壓靠的情況下，利用影響函數(shù)法建立了四輥CVC軋機輥系彈性變形模型。輥系穩(wěn)定性分析的結(jié)果表明工作輥向機架間偏移比向開卷機或卷取機方向偏移更能保證輥系的穩(wěn)定性。利用所建立的四輥CVC軋機輥系彈性變形模型，研究了工作輥橫移和彎輥力對工作輥撓曲、支撐輥撓曲

5、、工作輥和軋件間的壓扁量以及輥間壓扁量的影響，分析了CVC輥形和單位寬軋制力對帶鋼凸度的影響。
　　(4)研究了四輥CVC冷軋機軋輥熱變形和磨損模型。將接觸弧按照等分咬入角的方式進行單元分割，然后利用混合摩擦模型精確計算各單元的軋制力和摩擦力，利用秒流量相等條件確定各單元與軋輥的速度差，利用經(jīng)驗公式確定了軋輥與各介質(zhì)之間的傳熱系數(shù)，在此基礎(chǔ)上采用有限差分法建立了軋輥溫度場和熱凸度計算模型。采用分割單元法建立了考慮軋制帶鋼長度和輥間

6、壓力分布的CVC軋機軋輥磨損計算模型。計算結(jié)果表明所建模型的計算精度滿足實際需求。
　　(5)綜合利用所開發(fā)的軋機輥系彈性變形模型、工作輥熱變形計算模型和軋輥磨損計算模型，采用二維單純形搜索法建立了四輥CVC軋機板形控制預(yù)設(shè)定模型。對兩種規(guī)格帶鋼進行軋制實驗的結(jié)果表明:采用新建模型提供的設(shè)定值，帶鋼的板形標(biāo)準(zhǔn)差平均值分別減小了0.44IU和1.58IU，且分布更為平穩(wěn)，即采用本文的預(yù)設(shè)定模型提高了軋機板形控制穩(wěn)定性，大大改善了軋后

7、帶鋼的板形質(zhì)量。
　　(6)在深入分析CVC軋機特點的基礎(chǔ)上，研究了CVC工作輥及其配套支撐輥輥形曲線的優(yōu)化設(shè)計方法。提出了一種新的考慮輥縫有效區(qū)域的CVC輥形曲線設(shè)計方法，并在考慮軋制規(guī)程的基礎(chǔ)上，改進了一次項系數(shù)設(shè)計的軸向力最小算法，提高了CVC輥形曲線的適應(yīng)性。以輥間壓力均勻化、輥縫橫向剛度最大化和輥間軸向力最小為目標(biāo)進行了支撐輥倒角形狀的優(yōu)化設(shè)計，現(xiàn)場應(yīng)用表明新設(shè)計的倒角形狀使支撐輥磨損不均勻度由1.5580降低至1.21