基于DOE的锆合金包壳管冷轧质量分析及改善

为了提高锆合金包壳管的冷轧质量,通过统计过程控制技术和工序能力分析研究了锆合金包壳管冷轧后的壁厚偏差问题,并基于试验设计(design of experiment, DOE)技术对皮格尔冷轧工艺进行了优化。包壳管冷轧质量分析和工艺优化试验的结果表明,轧制前管材的壁厚偏差和送进量对轧制后的管材壁厚偏差有显著影响;当轧制前管材壁厚偏差<0.3 mm、壁厚变形量为65%、送进量为1.0 mm/次时,轧制后的管材壁厚偏差最小;通过轧制工艺优化后,反映壁厚偏差离散性的极差平均值由0.036减小到0.018,极差波动也明显减小,轧制质量显著提高;当轧制管材壁厚变形量一定时,对轧制前壁厚偏差较大的管材,采用小送进量轧制,可减小轧制后管材的壁厚偏差,达到提高锆合金包壳管材质量的目的。     

TC2钛合金管材工艺研究

研究了TC2钛合金管材研制中的两辊温轧、多辊冷轧变形程度及直径壁厚变形匹配关系、温轧加热温度、中间及成品退火温度、化学成分等对管材加工成形质量、组织性能等的影响.结果显示,两辊温轧、多辊冷轧性能优良,在直径壁厚变形匹配合理的条件下,温轧和冷轧道次变形达40%和30%时未产生轧制开裂等加工缺陷.温轧加热温度550-650℃,Al,Mn含量控制在标准中上限,Fe,O含量适中,退火温度850-900℃时,轧制产品质量和各项性能指标可满足技术标准要求.     

φ50.8mm×0.89mm钛管材冷加工工艺研究

针对外径与壁厚比值大、壁厚不足 0 .9mm的较大规格钛管材结构特点及冷变形难点 ,重点研究了冷轧加工率、减壁率、滑道曲线参数与管子外径尺寸精度、表面质量、叉头率的关系 ;矫直弯曲量、压扁量、夹角等与管子胀径量、外表面质量直线度的关系。试验结果表明 ,采用恰当的道次变形率、减壁率、平缓的滑道曲线 ,在冷轧后不仅可使管材获得精确的外径尺寸 ,而且可使管子具有优良的表面、好的管形。合理地采用小斜角 (大接触面 )、压扁量前大后小的方法 ,以及单向双弯曲的矫直参数 ,确保管子在较小胀径量下 ,获得了良好的直线度及表面质量 ,产品质量完全达到标准要求     

TA18钛合金斜轧管坯组织与性能研究

采用斜轧穿孔法制备TA18钛合金管坯,分析了管坯表面质量、氧化层厚度、组织和性能特点,并研究了开坯轧制加工率对管材组织的影响,以及热处理制度对成品管组织与性能的影响。结果表明:斜轧穿孔法制备的管坯表面光滑,其组织为变形的魏氏组织和少量的块状α组织。该管坯在进行两辊开坯轧制时,变形量应控制在55%以内。采用斜轧穿孔管坯生产的48 mm×5 mm成品管材,经过650~670℃×1 h真空退火处理后,其力学性能完全满足国军标GJB 3423—98和美标ASTM B 338—2010的要求。     

TC2钛合金管材工艺研究

对TC2钛合金管材研制中的两辊温轧、多辊冷轧变形程度及直径壁厚变形匹配关系、温轧加热温度、中间及成品退火温度、化学成分等对管材加工成形质量、组织性能等的影响进行了研究。研究结果显示，该合金两辊温轧、多辊冷轧性能优良，在直径壁厚变形匹配合理的条件下，温轧和冷轧道次变形达40％和30％时，未产生轧制开裂等加工缺陷；温轧加热温度550℃—650℃时，Al，Mn含量控制在标准中上限，Fe，O含量适中；退火温度850℃—900℃时，轧制产品质量和各项性能指标可满足技术标准要求。     

送进-回转方式和退火温度对冷轧TA1合金无缝管组织和力学性能的影响

采用LG-15-GHLL型两辊高速冷轧管机和单送单回、单送双回以及双送双回的送进-回转方式,将无缝TA1合金管由?25 mm×2 mm冷轧至?15 mm×1 mm,然后进行分割和分别在500、550和600℃真空退火。检测了无缝TA1合金管的实际尺寸、显微组织和力学性能,以确定最佳的送进-回转方式和退火温度,从而优化其力学性能。结果表明:单送双回轧制的无缝管的外径和壁厚的方差最小; 600℃退火的无缝管组织再结晶完全,缺陷最少,断后伸长率最高为48%,抗拉强度最低为341 MPa,屈服强度最低为197 MPa,适合于工业应用。     

TA2钛管表面横向轧制裂纹研究

针对使用LG轧机轧制TA2钛管时外表面出现横向裂纹的现象,分析了轧前管坯的内外表面质量、化学成分、力学性能,对轧制后管材横向裂纹的断口形貌进行SEM观察,并对轧制工艺和轧制参数进行分析,结果显示,管坯质量良好,轧制工艺及参数合理,以上均不是造成横向裂纹的原因.通过测量轧辊轧槽的开口度,发现轧辊的开口度为1.12,比正常情况的1.01 ～1.07偏大,结合轧后管材壁厚偏差较大的现象,认为轧辊开口度过大,使得金属轧制变形不均匀,是造成管材表面产生横向裂纹的原因.基于以上分析,采用辊槽开口度正常的轧辊对管坯继续进行轧制,结果显示,管材外表面横向裂纹消失.     

冷变形工艺对锆合金包壳管氢化物取向的影响

使用4种不同壁厚外径为17.82mm的Zr-4合金半成品管,在KPW25LC轧机上使用相同的参数轧制Φ9.53mm×0.60mm成品管,同炉退火后和矫直后检测不同工艺下的氢化物取向并对比分析,结果表明,冷轧Q值对成品管材的氢化物取向影响至关重要,确定成品轧制Q值与氢化物取向因子的规律,明确管材氢化物取向的影响和控制措施。     

5052-H32铝合金12.0mm板材厚向氧化色差(组织均匀性)工艺研究

在轧制12 mm厚的5052-H32铝合金板材过程中,由于轧制加工率不足,常导致成品板材厚度方向心部组织与表层组织不一致,不能满足用户的要求。结合生产实际,试验研究热轧道次加工率、中间退火温度和冷轧加工率对5052铝合金板材厚度方向组织均匀性与性能的影响。从而确定5052-H32铝合金板材合理的生产工艺制度,为大生产做技术储备。     

TA18合金管材两辊冷轧变形分析

对TA18合金Φ25mm×5mm管材进行两辊冷轧,检测和分析了变形各段的尺寸、金相组织和硬度。结果表明,两辊冷轧后,管材从退火态变为轧制态,晶粒形态由等轴状变为纤维状;压下段塑性变形集中,加工硬化剧烈,硬度(HV1)由222提高至267;降低空减径量可有效提高管材内壁品质。     

铝/钢复合管轧制开裂的原因分析

对影响铝/钢复合管冷轧开裂的因素进行了研究,从轧制的加工率、送进量及润滑剂三方面对复合管开裂的影响进行了分析。在润滑剂确定的情况下,导致轧制开裂的主要因素有两个:管材的相对壁厚越薄,越易开裂;管材的外径小于轧辊直径,管材容易开裂。选择合适的润滑剂和送进量,可以避免轧制开裂。     

锆合金管材两辊冷轧的轧制力模型建立和应用

管材皮尔格两辊冷轧过程中的轧制力影响成品管材的尺寸精度、轧制模具寿命以及轧制过程的稳定性。本研究基于Neumann-Siebel轧制力计算方法,考虑了轧辊弹性变形和空减径对轧制力的影响,依据Hitchcook方程对其进行了修正,利用Matlab软件建立了皮尔格两辊冷轧过程中的轧制力计算模型,并以KPW25轧机轧制Zr-4合金管材的轧制过程为研究对象,通过实验验证了该模型的可靠性。以R6072锆合金管材轧制为例,通过该轧制力计算模型分析了孔型曲线、管坯壁厚、送进量和摩擦对轧制力的影响。结果表明：轧制力在空减径段缓慢增加,进入减径减壁段后迅速增加至峰值,之后缓慢降低;孔型曲线对轧制力的分布有显著影响,当孔型指数等于2．0时,轧制力分布最为合理;轧制力随管坯壁厚、送进量和摩擦力的增大而增加。     

冷轧道次加工率对锆合金板材性能的影响

研究了锆板在相同变形量下冷轧道次加工率对最终成品板材组织、性能及尺寸精度的影响。结果表明:冷轧锆合金板材显微组织为纤维状,随轧制道次加工率的增加,纤维组织越来越细。经过580℃/120 min退火后,锆合金板材纤维组织转化为等轴状晶粒;随冷轧道次加工率的增加,再结晶组织晶粒呈细化趋势,含Nb、Fe和Cr元素的Zr-Fe-Nb第二相粒子越易在晶界析出,有利于板材的力学性能的提升,而不利于耐腐蚀性能的提升。     

大规格AZ31B镁合金板轧制工艺研究

对360mm厚AZ31B镁板坯在2800mm可逆式热轧机上进行了热轧.研究了成品镁板表面质量、板形、性能.结果表明:合理的加热制度、轧制工艺可提高成品镁板的表面质量,减少表面裂纹的发生;采用两火次轧制,可有效减轻甚至消除边裂,同时可改善板形;在采用末道次控温轧制后,组织为不完全的再结晶组织,屈服强度显著增加,从而达到SAE AMS4377标准的要求.     

大变形量对纯钛斜轧管坯组织演变和力学性能的影响

以TA1纯钛准Ф88 mm×8 mm斜轧管坯为原料,在两辊冷轧管机上进行了三道次的大变形轧制,经过相同真空热处理后观察了其显微组织并测试了力学性能,探索大变形量对纯钛斜轧管坯组织演变和力学性能的影响关系。结果表明:斜轧管坯组织为粗大的魏氏组织。在两辊LG60冷轧机上经过三道次,60%-50%-60%变形后,晶粒破碎明显,最终完全变为细小的等轴组织,主要由β_转和初生α相组成。斜轧管坯经过两辊冷轧大变形后强度和塑性实现了良好的匹配,在抗拉强度提高的同时塑性没有显著下降,三道次大变形后抗拉强度为473MPa,屈服强度为311MPa,伸长率为38%。     

Ti-0.3Mo-0.8Ni合金管材冷轧开裂原因研究

研究了润滑剂、冷轧道次加工率和冷轧送进量对Ti-0.3Mo-0.8Ni合金管材开裂比率的影响。结果表明，冷轧时不同的润滑剂对应着不同的金属变形温度，使用使金属变形温度保持在150～200℃之间的B润滑剂，可使Ti-0.3Mo-0.8Ni合金管材开裂比率比较低，为5％左右；而两辊冷轧道次加工率为40％，多辊冷轧道次加工率为30％和25％。冷轧送进量选为中等大小，可有效地控制Ti-0.3Mo-0.8Ni合金管材的开裂比率在较低的范围内波动，从而提高了Ti-0.3Mo-0.8Ni合金管材冷轧成品率。     

制坯工艺对TA21钛合金冷轧管材组织与性能的影响

对TA21钛合金分别采用挤压和轧制+钻孔工艺制备成不同管坯,再经65%变形量冷轧成管材,然后进行700℃保温120 min真空退火,研究了不同制备工艺对冷轧管组织和性能的影响。结果表明:挤压制备的管材沿加工方向显微组织粗大,而轧制+钻孔制备的管材显微组织更加细密,强度较高,伸长率较好;经真空退火后,两种管材的显微组织均发生了再结晶,且晶粒尺寸均匀细小,两种管材的抗拉强度和屈服强度以及伸长率三种数值均接近,且高于GJB3423A-2008标准要求。     

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 热轧无缝钢管经调质处理后,与轧态相比各尺寸参数均发生变化,导致下道加工工序无法正常进行或无法满足交货技术条件。通过对不同规格的样管在现场进行跟踪测量各项尺寸参数,分析数据后表明,对不同规格的钢管,热处理工序对尺寸变化的影响程度不同。轧制尺寸公差的合理控制能抵消因热处理而引起的附加尺寸变形,在轧制小规格无缝钢管时,壁厚按负公差控制,外径按公差中线控制;在轧制大口径厚壁无缝钢管时,外径应按负公差控制,壁厚按正公差控制,能使成品钢管各项尺寸参数达到最终标准要求。     

航空用高强TA18钛合金管材的轧制工艺

通过试制不同规格的TA18实验管材,研究Q值、累积变形率以及退火温度对成品管的显微组织和力学性能的影响。结果表明:当变形率不大于55%,且Q值控制在0.53～1.14时,管材可顺利实现两辊轧制而不出现裂纹。随着变形率的增大,实验管材加工态的强度逐渐升高,塑性下降,但较小的变形率对塑性影响不大。随着退火温度的升高,管材的强度降低,塑性改善,加工硬化效应逐渐消除。另外,过小的变形率会造成管材的再结晶晶粒尺寸分布不均,进而导致塑性较低。经工艺优化,TA18实验管材的力学性能可达:UTS=920MPa,YS=755MPa,El=14%。     

AZ31变形镁合金轧制工艺初探

研究了板坯加热温度、退火温度以及冷轧道次加工率对AZ31变形镁合金轧制能力的影响.结果表明,当加热温度为350℃,轧制速度为0.4m/s时,AZ31镁合金板材的热轧道次极限加工率可以达到34.62%(无裂纹)和59.23%(无表面裂纹);将热轧态板材分别在250℃～350℃温度,退火40min后,板材显微组织中晶粒大小均匀,维持在5μm～6μm水平;板材具有良好的综合力学性能,其抗拉强度为:230Pa～240MPa,屈服强度为:135MPa～175MPa,延伸率为:12%～15%.当采用350℃×40min退火后,板材在冷轧道次加工率为5%～10%时,总加工率可以达到40%以上.