Введение
А контроль плоскостности шестивалкового стана холодной прокатки технология во многом определяет конечное качество холоднокатаной полосовой стали. Кроме, Холоднокатаная полоса используется во многих основных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение., бытовая техника и химическая продукция. Современный рынок предъявляет более строгие требования к толщине и плоскостности полосы.. Поэтому, инженеры уделяют большое внимание регулировке плоскостности и равномерному контактному давлению между валками.. В данной статье анализируется инновационная конфигурация профиля валков для шестивалкового стана.. Более того, он применяет 3D-моделирование методом конечных элементов для выявления связи между параметрами плоскостности полосы и межвалковым давлением.. Оказывает практическую техническую поддержку при модернизации процесса холодной прокатки..
1. Основные типы станов холодной прокатки с шестью валами & Предыстория исследования
В настоящий момент, отечественные линии непрерывной холодной прокатки в основном используют две типичные серии станов с шестью валами.. Одним из них является бесступенчатая переменная корона. (КВК) тип. Другой - Универсальная коронная мельница. (УЦМ) тип. В стане CVC используется осевое смещение промежуточных валков со специальными профилями для обеспечения контроля плоскостности.. Тем временем, стан UCM перемещает промежуточные валки с одной стороны. Это действие устраняет вредные зоны контакта и улучшает возможности регулировки гибочных валков..
Более того, стан UCMW поддерживает перестановку как промежуточных, так и рабочих валков. Обеспечивает лучшую плоскостность, специально для контроля падения кромки кремнистой стали и других специальных полос. По этой причине, в последние годы это становится горячей темой исследований.
Предыдущие исследования на станах UCMW в основном охватывали корону полосы., анализ падения кромки и давления между валками. Многие исследовательские группы оптимизируют профили валков концевых секций и улучшают однородность давления.. В одном новом патенте предлагается комбинированная установка валков.: опорные ролики с переменным контактом, промежуточные валки с одинарной конусностью и рабочие валки с одинарной конусностью. В данной статье проводится глубокий анализ на основе этого запатентованного решения..
2. Построение конечно-элементной модели для шестивалковой системы валков стана холодной прокатки
Исследователи используют программное обеспечение Abaqus для создания интегрированной трехмерной имитационной модели.. В модели сочетаются упругая деформация роликовой системы и пластическая деформация полосы.. Каждый параметр и упрощение точно соответствуют реальным производственным условиям..
2.1 Инновационная конструкция профиля ролика с унифицированными тригонометрическими функциями
Резервные копии, промежуточные и рабочие валки имеют кривые тригонометрической формы.. Этот метод унифицирует конструкцию профиля валков и улучшает координацию между всеми валками..
-
Резервный рулон: Он использует симметричные профили, сложенные по базовой кривой., кривая переменного контакта и кривая фаски. Он выравнивает давление между валками и поддерживает стабильные характеристики плоскостности в течение длительных циклов обслуживания..
-
Промежуточный рулон: Он применяет асимметричный профиль, смешанный с базовой кривой и кривой контроля плоскостности.. Усиливает эффект регулировки, особенно для полосовой коронки..
-
Рабочий рулон: Он имеет асимметричные профили, состоящие из базовой кривой и контрольной кривой с перепадом кромок.. Он действует непосредственно на края полосы и значительно улучшает результаты контроля падения кромок..
2.2 Ключевые параметры и упрощение модели
Параметры моделирования копируют фактические рабочие данные. Полоса имеет ширину 1200 мм и толщину 2,4 мм и изготовлена из эластично-пластического материала.. Валки следуют предположениям об упругом теле для расчета упругого изгиба и упругого сплющивания.. Суммарная сила прокатки равна 13000кН.. Усилие гибочных валков варьируется от 0 до 300 кН как для рабочих, так и для промежуточных валков..
Кроме того, разработчики используют преимущества геометрической симметрии. Они имитируют только половину полного набора рулонов.. Эта установка балансирует скорость вычислений и точность вычислений.. Инженеры применяют различные сетки: разреженная сетка для центральных зон барабана и плотная сетка для контактных областей. Плотные сетки гарантируют надежный результат в критических зонах контакта..
Команды также определяют четкие смещающиеся контрольные позиции.. Sw=0 означает, что края полосы совпадают с начальными точками кривых спада кромок рабочих валков.. Si=0 означает, что края полосы совпадают с начальными точками кривых плоскостности промежуточных валков.. Состояние отрицательного сдвига возникает, когда участки полосы входят в эти контрольные кривые.. Статус положительного сдвига возникает при противоположных условиях..
3. Анализ плоскостности полосы: Точная регулировка наклона короны и кромки
Выступ и падение кромки представляют собой показатели плоскостности сердцевины.. В этом исследовании применяется C₄₀ для расчета короны и E₁₀₀ для расчета падения края.. Он количественно определяет влияние, вызванное сменой рабочих мест., сила смещения и изгиба промежуточного валка.
3.1 Перенос рабочих валков: Основная мера по контролю падения кромки
Смещение рабочих валков оказывает явное нелинейное влияние на плоскостность полосы.. Положительное смещение рабочих валков увеличивает как выпуклость полосы, так и падение кромки.. При значении смещения +80 мм, крона увеличивается на 7,7%, а значение падения края увеличивается на 25,6%. Напротив, отрицательное смещение приводит профили концов рулона в зоны кромок полосы. Он эффективно ограничивает дефекты коронки и края.. При значении смещения -80 мм, крона падает на 88,5%, а значение падения края падает на 91,2%. По этой причине, отрицательное смещение рабочих валков служит основным методом реализации точного контроля падения кромки..
3.2 Переключение промежуточного крена: Дополнительный инструмент для регулировки заводной головки
Переключение промежуточных валков имеет схожие тенденции изменения, но фокусируется на разных целях.. Положительное смещение промежуточных валков увеличивает значения выступа и падения кромки.. При значении смещения +40 мм, корона увеличивается на 20,4%, а значение падения края увеличивается на 13,4%. Ее профиль затрагивает преимущественно центральную зону полосы.. Таким образом, он обеспечивает более сильную регулировку коронки, но более слабую регулировку падения кромки по сравнению с рабочими валками..
Когда промежуточные валки смещаются на ‑40 мм, крона уменьшается на 40,7%, а величина падения края уменьшается на 12,1%. Операторы могут комбинировать отрицательное переключение промежуточных валков с переключением рабочих валков.. Эта совместная стратегия одновременно оптимизирует производительность коронки и кромки..
3.3 Сила изгибающего ролика: Возможность дифференцированной регулировки плоскостности
Усилие изгибающего ролика обеспечивает дополнительный контроль плоскостности.. Однако, рабочие и промежуточные валки имеют огромные пробелы в возможностях регулировки..
Гибка рабочих валков дает мощный эффект. При увеличении силы изгибающего ролика с 0 кН до 300 кН, полосовая коронка падает с 30,5 мкм до 24,6 мкм (-19,3%). Значение падения на кромке падает с 31,1 мкм до 19,5 мкм. (-37,3%). Это особенно хорошо работает для улучшения спада кромок..
Напротив, гибка промежуточных валков демонстрирует ограниченную производительность. В том же интервале сил, корона падает всего на 6,6%, а значение падения края падает только на 9,3%.. Его возможности регулировки достигают всего от одной четверти до одной трети гибки рабочего валка.. В реальном производстве, рабочие считают гибку рабочих валков основным средством и используют гибку промежуточных валков для незначительной доводки..
4. Анализ контактного давления между валками: Отдавайте приоритет равномерности давления
Конструкция стана UCMW легко вызывает неравномерное контактное давление между валками.. Неравномерное давление сокращает срок службы валков и ухудшает качество плоскостности полосы.. В этом исследовании используются два индекса оценки.: пиковое давление (p_max) и коэффициент неравномерности α. Здесь α= (p_max‑p_avg)/p_max, а p_avg означает среднее контактное давление..
4.1 Переключение рабочих валков оказывает ограниченное влияние на распределение давления
Пики давления всегда возникают на кромках контакта между опорными и промежуточными валками.. Смещение рабочих валков почти не меняет это поле давления.. В зоне контакта между промежуточными и рабочими валками, пики давления концентрируются на краях полосы. Положительное смещение рабочих валков снижает значения давления с правой стороны., однако пиковое давление остается практически неизменным. Коэффициент неравномерности снижается всего на 0.03. Таким образом, переключение рабочих валков едва ли может улучшить общую однородность давления..
4.2 Переключение передач с промежуточным валком значительно улучшает равномерность давления
Переключение промежуточного крена приводит к гораздо более очевидным эффектам.. Распределение давления между опорными и промежуточными валками остается стабильным.. В отличие, зона контакта между промежуточными и рабочими валками претерпела значительные изменения. Поскольку промежуточные валки смещаются в положительном направлении, значения давления падают с левой стороны и немного повышаются в центральных зонах. Пиковое давление и коэффициент неравномерности уменьшаются., с падением α примерно на 0.11. Эта мера позволяет избежать резких локальных скачков давления и эффективно защищает поверхности валков от повреждений..
5. Выводы исследования & Практическая ценность применения
На основе результатов моделирования этой новой схемы профиля валков стана с шестью валками., мы делаем несколько ключевых выводов для оптимизации процесса холодной прокатки.
-
Перестановка рабочих валков, смещение промежуточных валков и гибка рабочих валков действуют как основные инструменты контроля плоскостности.. Операторы применяют гибку промежуточных валков только для вспомогательной доводки.. Скоординированная работа обеспечивает точную регулировку плоскостности..
-
Режимы отрицательного сдвига обеспечивают сильное подавление дефектов выступа и обрыва кромки полосы.. Отрицательное смещение рабочих валков доминирует над контролем падения кромки. Отрицательное смещение промежуточных валков дает преимущества при регулировке коронки..
-
Гибка рабочих валков обеспечивает в 3-4 раза большую регулировочную способность, чем гибка промежуточных валков.. Производственные группы должны уделять приоритетное внимание параметрам гибки рабочих валков для коррекции плоскостности..
-
Такая настройка профиля валков предотвращает резкие скачки давления на опорные валки.. Смещение промежуточных валков еще больше выравнивает давление между промежуточными и рабочими валками.. Это продлевает циклы обслуживания валков и снижает затраты на замену оборудования..
Сталелитейные заводы могут принять эту комбинированную стратегию управления.: отрицательное смещение рабочих валков плюс отрицательное смещение промежуточных валков плюс изгиб рабочих валков. Это решение точно контролирует значения выпуклости и падения кромки полосы.. В то же время, смещение промежуточных валков оптимизирует распределение давления между валками. Повышает качество готовой полосы и снижает потери от износа валков.. В будущем, Дальнейшее развитие метода конечно-элементного моделирования будет способствовать более точному проектированию профиля валков и настройке параметров.. Это подталкивает отечественное производство стали к более высокому качеству., более высокая эффективность и более низкое энергопотребление.
