论文部分内容阅读
摘要：连续退火机组是冷轧带钢的重要生产设备。机组设备中带钢通过退火过程，获得良好的塑性和冲压成形性。带钢连续退火工序中，带钢张力会产生波动，使得生产的产品质量水平降低。结合带钢张力机理，对冷轧连续退火机组的带钢张力动态进行仿真分析，并对仿真系统应用的效果进行了分析。
关键词：连续退火机组；带钢张力；建模；系统仿真
前言
带钢具有合适的张力才能有效防止带钢跑偏和热瓢曲，从而使得带钢具有良好的板形。但是带钢张力的变化波动会对带钢产品的成形和质量造成影响，甚至可能使带钢出现断带，导致连续退火机组的停产。对带钢张力的动态特征进行分析，有助于控制带钢在连续退火过程中能够保持稳定的张力，进而提升带钢产品质量。现代系统仿真技术由于其科学性、实用性、前瞻性等优势，得到广泛的开发应用。本文就系统仿真技术应用于对带钢张力的动态特征进行具象分析的相关方法进行了讨论。
1张力仿真分析
1.1张力仿真的应用系统
带钢张力仿真系统由张力控制系统仿真和动态模型仿真两种软件组成。结合张力的作用机理，利用现场张力控制程序以及相关的实验数据，设置张力动态的模型，并借助MATLAB7.0 软件进行张力动态模型仿真技术应用。
1.2常见的张力动态模型
带钢张力产生的原理是，当带钢的两点间出现秒流量差时，带钢会发生弹性形变，进而产生张力。带钢在连续退火炉内，由于“热胀冷缩”会对带钢出现的形变造成影响，因此带钢张力模型可以分炉内张力模型和炉外张力模型两种。按照形变计算进行分类，炉外张力模型又可以细分成张紧辊类、开卷机类、跳动辊类、活套类。
1.3带钢张力仿真分析的应用方法
（1）建立带钢模型
首先截取一定长度的平板带钢， 对该带钢板的上部分施加张力， 从而得到“平板带钢模型”。再借助MARC软件，运用几何非线性计算方法分析非线性静力，然后激活Buckle选项，对带钢屈曲特征值进行计算，仿真系统会给出带钢屈曲的模态，进而可以利用相关的数据测出带钢的临界张力。
（2）模型仿真分析出张力分布形式
应用有限元平板带钢模型对张力分布情况进行分析，可以发现带钢的横向张力的分布是沿着一条连续的曲线。如果将带钢横向上分布的连续曲线形张力进行抽象简化，可以使之变成一个局部性的横向直线张力作用分布形式。抽象简化后的平均张力和实际的平均张力应当吻合， 并且能体现实际的张力分布的不均匀度。张力不均匀度取张力作用宽度（C）与带宽（B） 的比值，记为 Ci/B ， 张力不均匀度数值和张力分布均匀情况相关，即数值越小张力分布越不均匀。
（3）仿真模型结果应用分析
通过带钢张力仿真系统，可以发现带钢板面的临界张力大小与带钢材料的平均温度，以及带钢的几何尺寸有关，同时可以进行带钢张力不均匀度的计算。带钢的材料属性会因为外界环境的变化而发生改变，因此在仿真实验中可以发现，带钢的弹性模量与临界张力大小成正比，而带钢的弹性模量会因为温度改变而发生变化，进而导致带钢张力的变化，变量之间的关系可以利用带钢张力仿真分析系统，进行量化分析。带钢张力仿真系统实验中发现，带钢临界张力的大小和带钢的尺寸有密切的关系。比如，带钢板面的厚度会决定临界张力的大小。在带钢板面的厚度和宽度不变的情况下，如果带钢板面的长度增加，那么带钢临界张力就会先变小后变大，通过带钢张力仿真系统多次实验，可以将数据进行拟合得到临界张力和带钢长度的关系曲线。利用带钢张力仿真系统可以进行张力不均匀度的测算，在实际的带钢生产应用中具有重要意义。大量的科学实验表明，系统测出的临界张力越小，张力分布就越不均匀。如果需要具体的对带钢张力不均匀度进行定量分析，可以通过计算多种情况下的 Ci/B值得到。
利用带钢张力仿真模型和相关实验可以得到，在设定的一些影响因素下，各种长度带钢的临界张力值，发现连续退火炉施工时设置的工艺张力要比临界张力小。按照张力设定模型， 设定连续退火炉带钢的几何尺寸、板形参数等，可以得到工艺张力合理的设定范围。工厂广泛的使用张力仿真系统软件可以发挥出抑制带钢瓢曲的作用，再结合开发出其他生产需要的技术措施，降低带钢的瓢曲现象发生的概率，提高带钢的生产质量。
2结束语
冶金工业的工艺流程十分复杂，加上生产设备，加工材料和投入成本等因素的制约，不能在生产线上直接进行试验，因此很多技术难以得到进步。系统仿真技术无需投入过多成本，可以将分析对象进行动态具象，可以满足先进控制技术的试验要求。本文结合带钢张力产生机理，应用仿真系统进行分析，对冷轧连续退火机组的带钢张力动态模型的详细应用和结果进行了分析说明。通过带钢张力仿真系统，可以发现临界张力和带钢材料的温度，以及带钢的尺寸有关，那么在实际加工生产环节，就可以应用仿真分析系统得到的结果，设定连续退火机组设备相关生产参数，从而提高带钢的生产质量。
参考文献：
[1]史志远，徐永强.热轧带钢生产在我国的发展[J].科技创新与应用，2014，10.
[2]温亚成，刘建华，张宏.热轧带钢加热工艺优化及应用[J].四川冶金，2011，6.
关键词：连续退火机组；带钢张力；建模；系统仿真
前言
带钢具有合适的张力才能有效防止带钢跑偏和热瓢曲，从而使得带钢具有良好的板形。但是带钢张力的变化波动会对带钢产品的成形和质量造成影响，甚至可能使带钢出现断带，导致连续退火机组的停产。对带钢张力的动态特征进行分析，有助于控制带钢在连续退火过程中能够保持稳定的张力，进而提升带钢产品质量。现代系统仿真技术由于其科学性、实用性、前瞻性等优势，得到广泛的开发应用。本文就系统仿真技术应用于对带钢张力的动态特征进行具象分析的相关方法进行了讨论。
1张力仿真分析
1.1张力仿真的应用系统
带钢张力仿真系统由张力控制系统仿真和动态模型仿真两种软件组成。结合张力的作用机理，利用现场张力控制程序以及相关的实验数据，设置张力动态的模型，并借助MATLAB7.0 软件进行张力动态模型仿真技术应用。
1.2常见的张力动态模型
带钢张力产生的原理是，当带钢的两点间出现秒流量差时，带钢会发生弹性形变，进而产生张力。带钢在连续退火炉内，由于“热胀冷缩”会对带钢出现的形变造成影响，因此带钢张力模型可以分炉内张力模型和炉外张力模型两种。按照形变计算进行分类，炉外张力模型又可以细分成张紧辊类、开卷机类、跳动辊类、活套类。
1.3带钢张力仿真分析的应用方法
（1）建立带钢模型
首先截取一定长度的平板带钢， 对该带钢板的上部分施加张力， 从而得到“平板带钢模型”。再借助MARC软件，运用几何非线性计算方法分析非线性静力，然后激活Buckle选项，对带钢屈曲特征值进行计算，仿真系统会给出带钢屈曲的模态，进而可以利用相关的数据测出带钢的临界张力。
（2）模型仿真分析出张力分布形式
应用有限元平板带钢模型对张力分布情况进行分析，可以发现带钢的横向张力的分布是沿着一条连续的曲线。如果将带钢横向上分布的连续曲线形张力进行抽象简化，可以使之变成一个局部性的横向直线张力作用分布形式。抽象简化后的平均张力和实际的平均张力应当吻合， 并且能体现实际的张力分布的不均匀度。张力不均匀度取张力作用宽度（C）与带宽（B） 的比值，记为 Ci/B ， 张力不均匀度数值和张力分布均匀情况相关，即数值越小张力分布越不均匀。
（3）仿真模型结果应用分析
通过带钢张力仿真系统，可以发现带钢板面的临界张力大小与带钢材料的平均温度，以及带钢的几何尺寸有关，同时可以进行带钢张力不均匀度的计算。带钢的材料属性会因为外界环境的变化而发生改变，因此在仿真实验中可以发现，带钢的弹性模量与临界张力大小成正比，而带钢的弹性模量会因为温度改变而发生变化，进而导致带钢张力的变化，变量之间的关系可以利用带钢张力仿真分析系统，进行量化分析。带钢张力仿真系统实验中发现，带钢临界张力的大小和带钢的尺寸有密切的关系。比如，带钢板面的厚度会决定临界张力的大小。在带钢板面的厚度和宽度不变的情况下，如果带钢板面的长度增加，那么带钢临界张力就会先变小后变大，通过带钢张力仿真系统多次实验，可以将数据进行拟合得到临界张力和带钢长度的关系曲线。利用带钢张力仿真系统可以进行张力不均匀度的测算，在实际的带钢生产应用中具有重要意义。大量的科学实验表明，系统测出的临界张力越小，张力分布就越不均匀。如果需要具体的对带钢张力不均匀度进行定量分析，可以通过计算多种情况下的 Ci/B值得到。
利用带钢张力仿真模型和相关实验可以得到，在设定的一些影响因素下，各种长度带钢的临界张力值，发现连续退火炉施工时设置的工艺张力要比临界张力小。按照张力设定模型， 设定连续退火炉带钢的几何尺寸、板形参数等，可以得到工艺张力合理的设定范围。工厂广泛的使用张力仿真系统软件可以发挥出抑制带钢瓢曲的作用，再结合开发出其他生产需要的技术措施，降低带钢的瓢曲现象发生的概率，提高带钢的生产质量。
2结束语
冶金工业的工艺流程十分复杂，加上生产设备，加工材料和投入成本等因素的制约，不能在生产线上直接进行试验，因此很多技术难以得到进步。系统仿真技术无需投入过多成本，可以将分析对象进行动态具象，可以满足先进控制技术的试验要求。本文结合带钢张力产生机理，应用仿真系统进行分析，对冷轧连续退火机组的带钢张力动态模型的详细应用和结果进行了分析说明。通过带钢张力仿真系统，可以发现临界张力和带钢材料的温度，以及带钢的尺寸有关，那么在实际加工生产环节，就可以应用仿真分析系统得到的结果，设定连续退火机组设备相关生产参数，从而提高带钢的生产质量。
参考文献：
[1]史志远，徐永强.热轧带钢生产在我国的发展[J].科技创新与应用，2014，10.
[2]温亚成，刘建华，张宏.热轧带钢加热工艺优化及应用[J].四川冶金，2011，6.