TC4钛合金环件径轴向轧制数值模拟

基于Deform-3D平台建立了环件径轴向轧制三维有限元模型,模拟分析了TC4钛合金环件径轴向轧制过程。结果表明:金属流动曲线呈现上下波动变化,外层金属流动速度大于内层金属;等效应变曲线呈阶梯状上升趋势,金属进入径向轧制区后塑性变形程度加强,致使等效应变逐渐上升,而在轴向及其余非轧制区等效应变变化不大,环件外圈等效应变最大,中层最小;内、外层环面金属温度曲线呈周期性波浪式下降趋势,中间层金属温度曲线呈阶梯状上升趋势。     

异形截面环件轧制过程的三维有限元分析

本文采用三维刚塑性有限元数值方法对斜辊面孔型中轧制异形截面环件进行了模拟。结果表明，与轧制矩形截面环件相比，异形截面坏件轧制具有不同的金属流动特点及应力应变分布规律。所得结果对环件轧制工艺设计具有一定参考价值。     

异形截面环件轧制过程的三维有限元分析

本文采用三维刚塑性有限元数值方法对斜辊面轧型中轧制异形截面环件进行了模拟，结果表明，与轧制矩形截面环件相比，异形截面环件轧制具有不同的金属流动特点及应力应变分布规律。所得结果对环件轧制工艺计具有一定参考价值。     

板带轧制边界元模拟系统的开发和利用

为了促进轧机和轧制技术的进一步发展，进一步研究张力对板形的作用机理，需要结合轧件三维变形分析来进行。建立了三维弹塑性问题的边界元方法，并用此方法模拟了冷轧板带三维轧制过程，讨论了改变前、后张力时，轧件的三维变形特点。结果显示：增加张力可以限制金属横向流动，加大厚向变形，使端面厚度更加均匀。由此证明给出的模拟系统在轧制问题的分析中是有效的。     

方坯料在椭圆孔型中轧制时力能参数的计算

本文按Ritz法求解最小能量方程,得到了方钢在椭圆孔型中轧制时金属的三维位移和应变。按三维变形,应用能量平衡原理推导出轧制力和轧制力矩的计算公式,并对理论公式进行了实验验证,公式计算值与实测值相近。     

楔横轧大断面收缩率轧制轴向金属流动特点

利用三维有限元数值模拟方法,对楔横轧大断面收缩率和常规断面收缩率轧件金属的轴向流动进行了对比分析,发现大断面收缩率轧制件的轴向金属流动有其自身特点:由于轧制接触区面积较大,所受摩擦阻力也就较大,因而在轧制接触区内形成较大的金属难变形区,使轧制过程中轧制接触区范围内表层金属轴向流动滞后于心部较多,脱离轧制接触区后表层金属轴向流动超前于心部。     

带钢冷连轧轧件辊系一体化仿真研究

针对带钢轧制过程中金属横向变形对带钢板形的生成存在影响的问题，根据最小能量原理建立了可分析轧制过程中金属横向变形的轧件三维变形力学模型和数值解法，将之与基于二维变厚度有限元法的辊系弹性变形专用仿真软件相结合，形成了辊系弹性变形和轧件三维塑性变形的一体化仿真算法和软件系统。在此基础上，以某厂1420mm冷连轧机组末机架为研究对象，对板形生成过程进行了仿真分析。     

三辊 Y 型轧机轧制压力的计算

采用极值原理的功能平衡法，确定在三辊Ｙ型轧机上冷轧钢丝时，轧制变形区内金属的三维位移增量和应变增量函数，并依照解出的位移增量和应变增量函数，应用能量平衡原理推导出轧制压力计算公式。经过冷轧钢丝实验，证明理论计算值与实测值较为接近     

热辗环变形区速度场规律有限元模拟

建立热辗环三维有限元模型。通过三维有限元模拟辗环轧制过程,得到了轧制过程中的变形区速度场分布以及金属流动规律;得出了芯辊进给速度和驱动辊角速度对于轧制速度的影响规律。对于合理制定辗环轧制工艺,改善辗环加工精度具有指导意义。     

方坯在椭圆孔型中轧制的宽展模型

采用极值原理的功能平衡法，求解在椭圆孔型中轧制变形区金属的三维位移增量函数，按照求得的位移增量函数确定轧件的宽展变形。经热轧实验证明，理论计算与实测数值接近。     

双驱动轧制成形对5A02铝合金环件应变及组织分布的影响

为了改善轧制环件的应变分布、提高环件组织性能,提出环件双驱动轧制成形工艺方法。以5A02铝合金环件为研究对象,通过有限元分析方法对环件双驱动轧制过程进行研究,重点分析了不同的芯辊转速对环件轧制力能参数、等效应变分布以及成形精度等的影响规律。结果表明,双驱动轧制成形相比常规环件轧制工艺,环件沿径向等效应变分布的均匀性提高了50%,且轧制过程中环件的形状精度保持性好,有利于改善环件的组织分布均匀性,提高轧制环件的综合力学性能。根据仿真计算结果,制定较优的环件双驱动轧制工艺方案,并进行环件轧制试验和显微组织分析,双驱动轧制环件内部枝晶相均匀分布且细小,弥散质点分布均匀,验证了该工艺方案的有效性。     

Investigation of rolls size effects on hot ring rolling process by coupled thermo-mechanical 3D-FEA

Hot ring rolling is a significant branch of ring rolling characterized by high nonlinearity, 3D deformation, continuously progressive forming, unsteady-state, asymmetry, etc. with coupled thermo-mechanical behaviors which have significant effects on the deformation behavior, microstructure and mechanical properties of the ring. Changing the sizes of forming rolls including mandrel and driver rolls will considerably affect the roll gap deformation zone which is in close relation to the feed amount of both forming rolls and thus affects forming quality of the ring as well as power parameters. In this study, a reliable coupled thermo-mechanical and 3D rigid-plastic finite-element (FE) model for hot rolling of large rings is established. Then, based on the stable forming condition of the ring rolling process and comprehensive numerical simulations, the size effects of forming rolls on strain and temperature distributions and their uniformity, stress distribution, side spread and power parameters were investigated by 3D coupled thermo-mechanical FE simulation. The results show that there are optimum sizes of mandrel and driver rolls under which the strain and temperature distributions of ring and thus its microstructure are the most uniform where fishtail coefficient and power parameters have reasonable values. The achievements obtained can not only serve as a guide to the design of rolls sizes, optimization and quality control of the hot ring rolling process, but also clarify the plastic deformation and heat transferring of hot rolling of large rectangular-section rings.     

L形截面环件径轴向轧制过程数值模拟与工艺优化

径轴向轧制成形技术是生产大型高品质L形截面无缝环件的理想加工方法。以Deform有限元软件为平台,对L形截面环件径轴向轧制过程进行了数值模拟,揭示了L形截面环件轧制过程中折叠和凹坑缺陷的形成机理。以此为基础,对初始环件尺寸和轧制工艺进行了优化。研究结果表明:初始环件尺寸和轧制速度设计不合理是缺陷出现的主要原因;优化后的初始环件和进给速度能够消除缺陷,使环件的截面形状填充较好。     

AM50镁合金多道次热轧中动态再结晶过程的有限元模拟及实验研究

通过开发用于组织模拟的用户程序，采用有限元软件DEFORM-3D模拟AM50镁合金多道次热轧过程中的组织转变，并通过与实验结果的对比分析证明该用户程序模拟多道次轧制的可行性。结果表明：多道次热轧有助于镁板的晶粒细化及均匀再结晶组织的获得，精轧前的板坯温度对终轧后的晶粒尺寸影响很大，但对晶粒尺寸的分布情况影响不明显。开发的用户程序亦可应用于其他类型多道次热变形过程的模拟研究。     

基于3D-FEM的大型钛环热辗扩过程微观组织演变仿真

基于ABAQUS/Explicit软件平台,采用弹性预估-塑性校正策略和隐式积分算法,将Ti-6Al-4V的微观组织演变模型和率相关温度相关各向同性硬化弹塑性本构模型写入子程序VUMAT,实现了微观组织演变与宏观热力行为的耦合模拟。利用Ti-6Al-4V圆柱体等温镦粗实验,对所开发子程序的可靠性进行了验证。将该子程序应用于大型钛环热辗扩过程的热力耦合3D-FE模拟中,研究了微观组织在成形过程中的演变特征及机理。研究发现,沿着成形环件的径向,中间层相对于表层具有较小的β晶粒尺寸和β体积分数。     

高质绿色化发展趋势下轧制技术的创新实践

高质化、绿色化已成为钢铁行业发展的必然趋势。以热轧钢铁材料组织性能调控工艺与技术、板带高精度尺寸控制技术、薄带铸轧短流程技术为例,介绍了相关工艺技术的自主创新与应用实践进展,具体包括热轧板带新一代控轧控冷技术在实现目标组织调控、解决板形问题方面的研发应用及进展; 3 mm厚薄规格高强钢板带离线淬火工艺技术的发展应用;热、冷连轧板带多机架多工序轧制过程高精度三维尺寸控制技术的应用实践;结合大数据,中厚板尺寸高精度控制的进一步提升;热轧无缝钢管在线组织性能调控的关键技术;铸-轧一体化短流程节能减排的工艺特点,以及电工钢薄带铸轧技术的研发与应用进展。并指出,在轧钢领域,钢铁材料生产过程中组织性能的高效精准调控、形状尺寸的高精度控制,以及面向环境友好、节能减排的铸-轧一体化特殊钢短流程轧制技术,对于支撑实现产业的高质量转型发展具有重要意义。     

环件铸辗复合成形工艺中毛坯尺寸的确定方法

毛坯尺寸设计作为大型环件径轴向辗扩工艺中的重要环节,直接影响着辗扩过程的稳定实现及工件的成形质量.本文对环件铸辗复合成形新工艺中毛坯尺寸的确定进行了研究,获得了辗扩比、毛坯内径分别与环件锻件内径的关系;结果表明：通过给定任一环件尺寸,该方法能快速而准确地获得辗扩比的值和毛坯内径的值,具有设计效率高、准确可靠的优点,在适用于大型特大型环件的生产方面优势明显;同时,本文的设计方法为环件铸辗复合成形新工艺中辗扩过程的稳定实现及辗扩工艺参数的优化设计提供了科学合理的依据.     

铁素体轧制对普通用冷轧钢板组织和性能的影响

采用光学显微镜和扫描电镜对比研究了铁素体区热轧工艺及奥氏体区热轧工艺对普通用冷轧钢板(SPCC)产品热轧组织、冷轧组织及性能的影响。结果表明,与奥氏体区轧制工艺相比,采用铁素体区热轧工艺生产的SPCC热轧板晶粒尺寸会增大约17 μm,{111}面织构数量减少了8.74%,强度略微降低,而{001}<110>织构数量增加了12.40%,强度提高了19.81。此外,采用铁素体区热轧工艺生产的SPCC成品晶粒呈近似等轴状,与奥氏体区热轧工艺相比平均晶粒尺寸增大了4.5 μm。SPCC铁素体区轧制热轧板中更大的晶粒尺寸、更少的{111}面织构及更强的{001}<110>取向织构导致了冷轧成品更低的屈服强度和塑性应变比r值,较奥氏体区热轧工艺而言平均屈服强度降低了19 MPa,平均r值下降了1.1。     

鼓形环坯轧制的宏微观变化数值模拟研究

针对鼓形环坯建立了环件径轴向轧制三维有限元模型,通过Simufact软件对鼓形环坯轧制的宏微观变化进行了耦合模拟,模拟揭示了鼓形环坯在轧制过程中的温度、等效应变、晶粒、动态再结晶的分布和演化规律;深入研究了轧制成形过程中径向每圈压入量对环锻件微观组织大小的影响规律。结果表明:基于鼓形环坯获得的环锻件,其内外侧棱边处发生的动态再结晶体积分数最大,晶粒最为细小,其次是内外表面和上下表面,心部动态再结晶体积分数最小,晶粒尺寸最大;适当增大径向每圈压入量,能够扩大动态再结晶区域,获得晶粒尺寸细小的环锻件。     

短流程CSP和2250mm轧制生产50W600无取向硅钢组织及性能对比

针对短流程CSP和半连轧2250 mm两种不同热轧工艺所生产的50W600无取向硅钢,进行力学拉伸试验、显微组织观察及织构分析,研究两种工艺生产的无取向硅钢在组织状态和整体性能上的差异。结果表明:短流程CSP工艺生产的50W600无取向硅钢显微组织较为均匀,平均晶粒尺寸较2250 mm热轧工艺生产的粗大,热轧板力学性能略低。短流程CSP工艺生产的50W600无取向硅钢成品板酸轧、连续退火后不利织构相对较少,磁性能优于2250 mm热轧工艺生产的50W600钢。