特厚板轧制负荷计算及分析

特厚板轧制过程轧机的轧制力和轧制力矩计算与常规中厚板轧制过程有所不同,获得准确的特厚板轧制过程的轧机负荷参数对于特厚板轧机设计和特厚板实际生产有重要意义.采用DEFORM-3D软件对特厚板轧制过程轧制负荷进行了有限元分析计算,分析了特厚板轧制过程中轧制负荷较高的原因,并给出了一些生产建议.     

GCr15轴承钢Φ130mm棒材热连轧过程轧制力的数值模拟和分析

通过建立棒材与轧辊的有限元模型,采用大型非线性有限元软件DEFORM-3D对GCr15轴承钢(/%:0.98C,0.54Si,0.34Mn,0.014P,0.002S,1.49Cr)300 mm×400 mm坯至中130 mm棒材12道热连轧过程进行数值模拟,并与理论轧制力的计算值进行分析和对比。结果表明,数值模拟计算的轧制力接近生产实际测量的轧制力数据,两者相差不超过5%,尤其在粗轧阶段,两者相差不超过3%。     

AZ31镁合金板在不同温度下轧制中的数值模拟

运用DEFORM-3D软件,模拟了在250~400℃温区内不同温度下轧制变形量为30%的AZ31镁合金板材的轧制过程,分析了温度对镁合金板材轧制过程中轧制力、等效应力以及温度场分布的影响。研究结果表明:AZ31镁合金板材在轧制过程中存在着明显的温度效应,并且随着轧制温度的升高,温度效应减弱;随着轧制温度的升高,AZ31镁合金板材在轧制过程中的塑性变形抗力、轧制力与等效应力均显著降低;若单从温度角度考虑,在其他条件不变的前提下最佳轧制温度在350~400℃的温区内。     

冷轧不锈钢管残余应力有限元模拟分析

利用DEFORM-3D有限元模拟软件对二辊皮尔格冷轧过程进行了完整的模拟仿真,以皮尔格冷轧304不锈钢管为例建立了三维有限元模型,通过有限元软件后处理模块对模拟过程中数据进行提取,得到了整个轧制过程中钢管表面残余应力状态。     

Φ16 mm GCr15轴承钢棒材KOCKS轧机热连轧工艺数值模拟和分析

采用DEFORM-3D三维大变形热力耦合弹塑性有限元软件对Ф21.5 mm GCr15轴承钢坯料在四架KOCKS轧机连轧成Φ16 mm棒材工艺过程进行了数值模拟。分析了棒材在KOCKS轧机孔型中轧制时的等效应力、等效应变、温度场以及轧制力等轧制工艺参数。结果表明,棒材在KOCKS机组中的变形主要发生在延伸孔型,精轧孔型的变形量较小,尤其在最后一道次;棒材在KOCKS机组中的宽展是不均匀,在靠近轧辊的区域宽展较小,在辊缝处宽展较大并产生鼓形;棒材在KOCKS机组中等效应变已达到芯部渗透,这对保证组织致密度和成品内部质量是非常有利的,现场各道次轧制力的实测值与模拟值的相对误差＜2%。     

基于DEFORM-3D的TC17钛合金棒材三辊螺旋轧制过程模拟及其应用

应用DEFORM-3D有限元分析软件建立了TC17钛合金铸态棒材三辊螺旋轧制模型,对整个轧制过程进行了数值模拟,分析了30mm和50mm压下量棒材的等效应力和应变变化规律,并开展了实验研究。结果表明:仿真模拟钛合金棒材三辊螺旋轧制过程是可行的;控制压下量能够提高棒材的成形质量,轧制过程中棒材的金属流动主要发生在表面。     

传热系数对低碳钢热轧过程的影响

基于DEFORM-3D对热轧过程中热量的传递和轧件的宽展进行研究,通过建立有限元模型,对模拟结果进行分析,确定了接触散热是引起轧制过程温度变化的主要原因。较小的传热系数可以减小热量的散失,降低轧制力,提高金属的流动性,提高热轧质量。     

中厚板轧制过程中的温度修正模型

针对中厚板轧制过程中钢板温度场不易精确模拟,传统温度计算模型存在较大计算误差的问题,提出了道次间的钢板温度修正模型。该模型利用上道次的实测数据,如测温仪温度、轧制力等,对钢板的温度场进行修正。并将修正后的钢板温度场应用到后续未轧道次的辊缝修正计算中。实际应用表明,该温度修正模型投入使用后,轧制力预报精度和成品厚度精度有了很大提高。     

异型钛材轧制中的有限元模拟

利用有限元模拟软件DEFORM-3D对异型钛材的多道次轧制成形过程进行数值模拟,研究了坯料形状、孔型侧斜度以及轧辊间距对TA2纯钛异型材轧制过程及成品的影响。结果表明,圆形坯料有利于保证轧制过程中的稳定性,较大的侧斜度有利于提高变形的均匀性,而增大轧辊间距会导致轧件宽展相应减小。总之,借助计算机模拟异型钛材的轧制生产过程,可以优化坯料形状、完善孔型设计、制定轧制工艺,特别是在异型钛材新产品开发中,对于缩减产品研发时间,降低生产成本,提高轧制效率具有重要意义。     

82B钢4道次预精轧过程的计算机模拟和分析

采用非线性有限元分析软件ABAQUS,通过建立的线材与轧辊的3维热机耦合模型,对钢厂82B钢(/%:0.79～0.86C、0.15～0.35Si、0.60～0.90Mn、≤0.030S、≤0.030P)φ20mm至φ16.5mm 4道次预精轧过程中轧件的温度场、应力-应变场和轧制力进行数值模拟和分析。结果表明,数值模拟结果与实测结果相符;预精轧过程轧件心部温度和表面温度的差值为～130℃;运用该模型对现场轧制过程中的前滑进行了分析,得出了影响前滑的因素主要有延伸系数、轧制孔型尺寸、轧制速度以及辊径与轧件厚度比值。     

T91钢热连轧管过程力学参数的有限元分析

应用三维有限元模拟仿真技术,对Φ169 mmx6 mm T91无缝钢管8机架浮动芯棒连轧管过程, 进行有限元模拟与仿真分析,获得各机架横断面等效应力分布以及轧制力、芯棒力和力距的变化特点。提岀 增加前3机架轧制力,降低第4机架轧制负荷,使连轧管过程轧制力参数合理分布     

宽厚不锈钢复合板轧制力计算与参数影响分析

 对宽厚不锈钢复合板层间真空热轧制变形过程进行受力分析,将热轧变形区分成I、II两个区间,运用主应力法建立各个区间的力平衡方程,根据边界条件和屈服准则求出各变形区的长度和各变形区所受压力,建立轧制力计算数学模型,在此基础上分析轧制工艺参数对宽厚不锈钢复合板轧制区间内不同应力分布的影响规律。将实际参数代入轧制模型计算公式,应用Matlab编程求得理论计算值,并与实测值进行比较。研究结果表明：轧制力模型可用于预测轧制力的大小,满足工程要求,轧制复合过程研究有助于优化成形工艺、预测产品性能,为今后此类材料的研究开发提供了参考依据。     

Coupling Thermomechanical and Microstructural FE Analysis in Plate Rolling Process

Using three-dimensional rigid-viscoplastic finite element method （FEM）, a coupling multivariable numerical simulation model for steel plate rolling has been established based on the physical metallurgy microstructural evolution rule and experiential equations. The effects of reduction, deformation temperature, and rolling speed on the deformation parameters and microstructure in plate rolling were investigated using the model. After a typical rolling process of steel plate 16Mn is simulated, the strain, temperature, and microstructure distributions are presented, as well as the ferrite grain transformation during the period of cooling. By comparing the calculated ferrite grain sizes with measured ones, the model is validated.     

热连轧粗轧区立轧轧制力在线模型研究

  针对热连轧粗轧区立轧轧制力在线模型预报精度低的问题,采用有限元软件DEFORM模拟了板坯热连轧粗轧区立轧过程,分析了板坯立轧过程轧制力预报精度低的原因。通过对有限元模拟结果的分析,给出了板坯立辊轧边时计算变形程度的新方法,并通过回归得到了适合板坯立轧轧制力计算的外端应力状态影响系数公式,进而得到了新的轧制力计算公式。经与现场实测数据比较,明显提高了立轧轧制力的预报精度。     

Finite Element Simulation of Hot Strip Continuous Rolling Process Coupling Microstructural Evolution

 Using the nonlinear rigid viscoplastic finite element method (FEM), a finite element simulation of the hot strip continuous rolling process was done, which completely integrates different phenomena such as the metallurgical behavior of the strip and the thermo mechanics in the strip based on the physical metallurgical microstructural evolution law. By combining with the process parameters of certain 2 050 mm hot strip rolling, an actual rolling process of low carbon steel SS400 was simulated using the FEM model. Based on the simulation results, the distributions of the strain field, the temperature field, and the microstructure were presented. Meanwhile, the simulated rolling force, temperature, and microstructure are in good agreement with the measured results.     

中厚板轧制过程中高精度的轧制力预测模型

结合首钢3500mm轧机改造项目，根据中厚板轧制工艺的特点，对影响轧制力的因素进行了详细的解析，包括变形区影响函数、变形率函数和变形速率影响函数等，给出了中厚板轧制过程中高精度的轧制力计算数学模型。分析了残余应变对轧制力计算的影响，得到了不同钢种的残余应变计算模型和轧制力在线计算时的修正策略。现场在线应用结果表明：给出的轧制力模型具有良好的预测精度，预测误差可以控制在5％以内。     

低碳结构钢中厚板MAS轧制过程有限元模拟

根据低碳结构钢Q235(C≤0.20%)4300 mm中厚板现场轧制工艺,采用有限元软件ABAQUS/Explicit建立弹塑性有限元模型对展宽比1.70、精轧伸长率7.87的中厚板普通轧制过程和MAS(水岛平面形状控制轧制法)轧制过程分别进行了模拟计算,对不同变形阶段进行了对比分析。结果表明,MAS轧制法能明显改善中厚板轧后平面形状,其形状的改变量与MAS轧制段设置参数直接相关,对比不同参数下MAS轧制结果得出MAS轧制最优参数△L×△h为300×3。     

推动模型在棒线材轧制过程模拟中的应用

基于三维热一机耦合有限元分析方法建立了刚性体推动模型，模拟棒线材多道次连轧过程。刚性体推动模型与常规有限元模型的比较结果说明刚性体推动模型可以在获得相同的精度前提下，显著地提高运算效率。将所建立的有限元模型应用于304不锈钢粗轧过程的数值模拟，得到了轧件6道次连轧过程的温度场、应变场和轧件的变形过程，并比较了各道次的轧制力模拟结果和轧机许用轧制力。温度场的模拟结果与测量结果的比较证明了模型的可靠性。     

基于奥洛万微分方程的变厚度LP板轧制力模型

 纵向变厚度LP板是钢铁减量化轧制中的典型产品。轧制力模型是变厚度轧制过程关键模型,直接决定产品尺寸精度。通过引入剪切摩擦与奥洛万平衡微分方程,建立变厚度轧制LP板中各个变形区的应力表达式。改变轧制参数以观察变形区内轧制力变化规律,理论计算结果表明,轧制变形区轧件出口位置由楔形角决定,入口位置及轧制力峰值则与压下量有关;同一压下量下趋厚轧制力峰值小于普通轧制,趋薄轧制力峰值大于普通轧制。     

温度模型对中厚板轧制压力预算精度的影响

通过建立的中厚板轧制压力3种预算温度模型对Q235钢（/%:≤0.22C,≤1.40Mn,≤0.35Si）200mm铸坯经12道次轧成20 mm板的各轧制道次轧制压力进行预算模拟,分析轧制温度模型对中厚板轧制压力预算精度的影响。结果表明,轧制温度模型通过轧件变形抗力对轧制压力预算精度产生影响,在中厚板轧制时,采用轧制温度模型△t=24Z[(t+273)/1000]⁴/h对轧制压力进行预算的精度相对稳定且误差相对较小,为0.67%~12.41%。