雙機(jī)架可逆四輥冷軋機(jī)軋制特性及板形控制特性研究.pdf

1、本文以濟(jì)鋼冷軋廠的“雙機(jī)架可逆冷軋機(jī)板形控制研究與仿真軟件開發(fā)”項(xiàng)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(jī)架可逆冷軋機(jī)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(jì)。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(duì)機(jī)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(jī)架可逆冷軋機(jī)組靜態(tài)特性分析模型。利用所建立的模型分析了進(jìn)行張力控制和不進(jìn)行張力控制時(shí)，輥速、輥縫、來料厚度、摩

2、擦系數(shù)及變形抗力變化對(duì)各機(jī)架出口厚度和機(jī)架間張力的影響。在此基礎(chǔ)上，確定了入口機(jī)架輥縫用于厚度控制，入口機(jī)架和出口機(jī)架輥速以及出口機(jī)架輥縫均可用于機(jī)架間張力控制的控制策略，故現(xiàn)場(chǎng)采用入口機(jī)架和出口機(jī)架輥縫進(jìn)行厚度控制，入口機(jī)架輥速進(jìn)行機(jī)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(shí)間的變化規(guī)律，建立了雙機(jī)架可逆冷軋機(jī)組動(dòng)態(tài)特性分析模型。利用所建立的模型分別對(duì)參數(shù)波動(dòng)以及啟車和加速過程進(jìn)行了分析。分析

3、結(jié)果表明:軋制參數(shù)階躍變化后，在達(dá)到新穩(wěn)態(tài)的過程中，帶鋼厚度和機(jī)架間張力均呈階梯形的變化趨勢(shì)，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(duì)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(duì)軋機(jī)加速過程中的厚度減薄，提出采用輥縫對(duì)摩擦系數(shù)和支撐輥油膜軸承油膜厚度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牟呗?，模擬結(jié)果證明采用此補(bǔ)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(dòng)，是一種可行和有效的補(bǔ)償策略。
　　(3)針對(duì)雙機(jī)架可逆冷軋機(jī)組的特殊布置形式，對(duì)輥系的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。改進(jìn)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(jī)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(jī)架間偏移比向開卷機(jī)或卷取機(jī)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(jī)輥系彈性變形模型，研究了工作輥橫移和彎輥力對(duì)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(duì)帶鋼凸度的影響。
　　(4)研究了四輥CVC冷軋機(jī)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(jìn)行單元分割，然后利用混合摩擦模型精確計(jì)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(yàn)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(chǎng)和熱凸度計(jì)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(jī)軋輥磨損計(jì)算模型。計(jì)算結(jié)果表明所建模型的計(jì)算精度滿足實(shí)際需求。
　　(5)綜合利用所開發(fā)的軋機(jī)輥系彈性變形模型、工作輥熱變形計(jì)算模型和軋輥磨損計(jì)算模型，采用二維單純形搜索法建立了四輥CVC軋機(jī)板形控制預(yù)設(shè)定模型。對(duì)兩種規(guī)格帶鋼進(jìn)行軋制實(shí)驗(yàn)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(jī)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(jī)特點(diǎn)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(jì)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(jì)方法，并在考慮軋制規(guī)程的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了一次項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)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(jìn)行了支撐輥倒角形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明新設(shè)計(jì)的倒角形狀使支撐輥磨損不均勻度由1.5580降低至1.21