冷轧过程轧板内圆形夹杂物变形

运用ANSYS/LS-DYNA显示动力学有限元软件,建立了水平辊系二维五连轧弹塑性有限元模型,利用小型重启动方法对DCO3冷轧板五连轧过程中轧板内硬性夹杂物变形进行了模拟,分析了夹杂物尺寸、初始位置以及轧板压下量对夹杂物变形的影响。研究结果表明：模拟结果与实际相接近,轧板内夹杂物的变形程度主要随着轧板压下量的增加和夹杂物尺寸的增大以及夹杂物距轧件表面距离的减小而增大。轧件由3.0mm被轧到0.7mm,夹杂物直径超过20μm时,轧制结束后夹杂物前后部位处变形程度较大,轧件内部可能会产生由于夹杂物破裂而形成的裂纹源。     

连铸坯表层夹杂轧制过程演变行为

为了研究连铸坯表层夹杂物在轧制过程中的演变行为，对板坯表层线缺陷进行分析发现，缺陷距表层几十微米，宽度约为200 μm，对其内物质进行能谱分析，发现有钠、钾元素，说明该缺陷可能是由于结晶器流场不合理等原因造成保护渣卷渣。通过建立连铸板坯表层夹杂物轧制过程有限元模型，对连铸坯头部、尾部不同位置夹杂物轧制过程中的演变行为进行了分析。结果表明，随着轧制道次的进行，夹杂物周边出现裂纹，并且随着轧制过程的进行，夹杂物周边的裂纹越来越大。轧件头部、尾部夹杂物逐渐向轧件表面移动，距离表层越近的夹杂物越容易迁移到轧件表面，而深度相同、水平位置不同的夹杂物，距轧件边缘距离越远，在轧制过程中越容易迁移到轧件表面。     

CSP热轧过程中夹杂物周围孔洞的演变

借助于动态显式有限元软件ABAQUS/Explicit,模拟了CSP热轧过程中,板坯厚度方向上不同位置处直径为50μm的Al2O3夹杂物周围孔洞的形成和演变过程。结果表明,对于不同位置处的Al2O3夹杂物,在它们沿轧制方向的前、后部位都形成了孔洞,但前孔洞面积大于后孔洞面积;夹杂物越靠近板坯表面,形成的孔洞越大;热轧过程中,孔洞的演变是一个"愈合—长大—愈合"的动态过程;随着道次的增加,夹杂物前、后孔洞在轧制方向上的投影长度变化与面积变化趋势相一致,而与孔洞尖端夹角的变化趋势恰好相反;孔洞在热轧过程中发生转动,导致前孔洞尖端朝着带钢表面扩展。模拟结果有助于揭示夹杂物周围孔洞与表面缺陷的关系,并为实际生产提供理论指导。     

楔横轧等内径空心轴的热力耦合数值模拟

应用三维刚塑性有限元DEFORM-3D软件对等内径空心轴类零件的楔横轧成形进行了热力耦合数值模拟,分析了轧制过程中轧件内部的应力、应变场及温度场分布规律,揭示了轧件变形过程中横截面椭圆化和轧件外表面轴肩部分产生隆起以及内表面在靠近台阶处产生凹陷的原因,阐述了轧件在轧制过程中温度的变化及变化的原因.模拟结果表明,用楔横轧工艺轧制等内径空心轴是完全可行的.     

高级别船板钢轧制过程夹杂物的行为研究

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等研究方法分别对莱钢F550船板钢300 mm厚铸坯、50 mm厚轧板和20 mm厚轧板的上表面、侧面和横截面夹杂物的种类、尺寸、成分及形貌等特征进行了分析.结果表明,F550船板钢中的夹杂物在轧制前后种类和尺寸没有明显变化,轧后大于5μm的夹杂物所占比例略有升高;船板钢中主要夹杂物有单相氧化铝和氧化物-硫化物复合夹杂;试样不同面上复合夹杂物的形貌特征各异,在轧制过程中试样各个面上复合夹杂物形貌发生明显变化,这与夹杂物的塑性和轧制受力情况有关.     

高速线材LX82 A轧制过程温度场的数值模拟

以某钢厂LX82A帘线钢热轧线为研究对象,建立了基于有限差分法的高速线材轧制过程中温度场的数学计算模型,得到了轧件横断面上各点的温度场分布规律以及轧件表面、芯部等关键点的温度—时间历程曲线、温度—距离历程曲线。同时,分析了开轧温度、终轧速度和轧辊直径对轧制过程温度的影响。经验证,模拟值与实测值误差在±10℃以内,预测准确度良好。     

1422粗轧带钢板廓形状变化仿真研究

采用有限元的方法建立带钢立轧/平轧的三维模型,对热轧带钢粗轧过程的板廓的变化规律进行了仿真研究,重点分析了各道次轧制后带钢板廓形状和边角的位置变化,以及材质,立辊辊形,立轧压下量等因素对边角位置的影响.研究结论为现场解决热轧带钢表面的边部黑线缺陷问题提供了技术思路,为工厂最终解决此一表面缺陷提供了帮助.     

楔横轧小断面收缩率轴类件的椭圆度研究

利用有限元软件对楔横轧成形小断面收缩率轴类件的椭圆度进行数值模拟,通过对数值模拟结果进行正交回归分析,研究工艺参数对小断面收缩率轧件椭圆度的影响规律.结果表明:展宽角和断面收缩率对轧件椭圆度影响显著,展宽角越大或断面收缩率越小,则轧件椭圆度越大;当断面收缩率较小时,成形角对轧件椭圆度几乎没有影响.并解释了各工艺参数对轧件椭圆度影响的原因.通过轧制实验,验证了数值模拟结果的可靠性.      

多道次轧制过程轧件变形行为连续模拟

针对多道次轧制过程轧件变形行为分析的诸多问题进行了综述,分别介绍了有限元方法在轧件头尾形状、平面形状、角部位置跟踪、夹杂物位置跟踪、宏观偏析跟踪和表面裂纹演变行为的应用。     

中厚板边部折叠模拟实验及机理研究

通过对中厚板边部折叠试样的检测分析,对其产生机理和影响因素进行研究.结果显示,中厚板边部折叠现象是板材横轧宽展过程中侧面材料在轧制中受轧辊作用而翻转到板材表面的结果.折叠缺陷处所观察到的微观组织结构,是轧制前板材表面在高温下形成的氧化铁及脱碳层形成的.建立了轧制有限元数值模型,证实折叠缺陷是在轧制过程中由侧面的折叠翻转所造成的.通过实验室实验,得到铸坯边部质量、轧制制度、宽展道次及轧制压下量对中厚板折叠缺陷的影响.实验结果表明横轧宽展导致折叠缺陷的出现,铸坯边部质量对其没有影响,轧制过程中铸坯侧边的折叠经翻平形成表面折叠缺陷,随着横轧展宽的道次及压下量增加,折叠缺陷距边部距离变大.      

大规格圆钢轧制表面缺陷控制的分析与改进

分析了轧制过程中,轧件表面产生褶皱的原因。用有限元软件模拟轧制过程,研究了各架次轧槽不同部位的磨损情况。通过优化各轧槽的孔型,彻底解决了轧件的表面缺陷问题。     

粗轧板坯侧翻变形的数值模拟

针对板带热轧过程中易产生各种边部缺陷的问题,利用有限元法对粗轧可逆道次轧制过程进行了数值模拟,分析了不同立轧和平轧道次中轧件变形的情况,特别是角部金属由侧面逐渐翻转到轧件上表面的变化过程。结果表明,平轧道次轧件主要产生宽展和侧翻,且其角部金属呈拉应力状态,有可能诱发各种缺陷的产生,而立轧道次处于具有修复缺陷的压应力状态,因此优化立轧压下制度是改善带钢边部缺陷的一个重要方法。通过单元的变形过程可跟踪坯料和轧件位置之间的对应关系,这对分析带钢表面缺陷的成因并消除缺陷具有重要意义。     

粗轧板坯侧翻变形的数值模拟

针对板带热轧过程中易产生各种边部缺陷的问题,利用有限元法对粗轧可逆道次轧制过程进行了数值模拟,分析了不同立轧和平轧道次中轧件变形的情况,特别是角部金属由侧面逐渐翻转到轧件上表面的变化过程。结果表明,平轧道次轧件主要产生宽展和侧翻,且其角部金属呈拉应力状态,有可能诱发各种缺陷的产生,而立轧道次处于具有修复缺陷的压应力状态,因此优化立轧压下制度是改善带钢边部缺陷的一个重要方法。通过单元的变形过程可跟踪坯料和轧件位置之间的对应关系,这对分析带钢表面缺陷的成因并消除缺陷具有重要意义。     

楔横轧梯形螺纹轴成形机理

通过分析螺纹轴齿形成形过程,并结合金属流动特点,获得楔横轧梯形螺纹轴的成形机理.考虑到轧制过程轧件螺旋升角瞬时变化特点和成形段齿形截面变化等因素设计了楔横轧模具,采用有限元分析软件Deform-3D对楔横轧梯形螺纹轴齿形成形过程进行模拟,得到精度较高的梯形螺纹轴轧件.利用有限元点跟踪功能,对轧件多个点进行跟踪,详细分析了轧件螺纹不同位置各点的径向、轴向位移变化情况,从中获得螺纹段各处金属流动规律.采用软件模拟参数进行了相应的楔横轧实验,得到的梯形螺纹轴实验轧件与有限元模拟结果相同.模拟和实验结果表明,模具螺旋升角采用轧件瞬时半径对应螺旋升角时,能够轧制出形状精确的螺纹轴.      

中厚板折叠缺陷影响因素的有限元模拟分析

采用有限元软件ABQUS/Explicit根据轧辊直径1160 mm、轧制速度1 000～3 000 mm/s和坯料规格(mm)150×1 550×2 520等轧制参数建立的有限元模型对Q235钢中厚板折叠进行了模拟计算;分析了轧制速度、轧件温差(30～70℃)和压下量(12～22 mm)对轧制头部压扁量的影响。得出随温差、轧制速度、压下量增大,轧件头部压扁量增大,在后续的轧制过程会产生折叠缺陷。为减少折叠发生,应避免上下表面出现较大温差;当温差较大时应采用小压下量低速轧制。     

铝合金蛇形轧制轧板曲率解析模型研究

根据蛇形轧制的受力特点将变形区划分为5个不同的区域,分别计算了各个区域的压力分布及角位移,在此基础上运用平面应变主应力法建立了7150铝合金蛇形轧制轧板曲率的解析模型.通过蛇形轧制实验对解析模型的精确性进行了验证.使用该解析模型对蛇形轧制过程中由线性应变差引起的轧板曲率、剪切应变差引起的轧板曲率以及总的轧板曲率进行了研究.结果表明,随着错位距离的增加由剪切应变差引起的轧板曲率增加而由线性应变差引起的轧板曲率减小,它们的共同作用导致总的轧板曲率先减小后增加.随着异速比的增加,由剪切应变差引起的轧板曲率增加,由线性应变差引起的轧板曲率保持不变,它们的共同效果使总的轧板曲率增加.增大轧板初始厚度或减小压下量都会减小轧板曲率.     

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。     

GCr15轴承钢棒材连轧过程温度场数值模拟

建立了GCr15轴承钢(0.99%C、1.47%Cr)160 mm×160 mm方坯经粗轧、一中轧、二中轧、KOCKS轧机轧成Φ25.0 mm和Φ35.0 mm的轧件温度场预测模拟系统;研究了轧件轧制过程中温度的变化,一中轧入口轧制速度(0.55 m/s和1.1 m/s)对轧制过程轧件温度的影响,以及轧后冷却工艺(2段式和3段式快冷)对轧件温度的影响。结果表明,轧件温度的计算值和实测值的相对误差≤3%。     

纵轧咬入条件

在初轧机或中小型开坯机轧制的头几道,希望压下量越大越好,但是客观上却难以实现。限制压下量的主要因素是咬入条件。毛主席教导说:“分析的方法就是辩证的方法。所谓分析,就是分析事物的矛盾”。下面,我们简单分析一下咬入瞬间轧辊对轧件的作用力。两个轧辊直径相等,转速相等的简单轧制条件下,作用力是对称的(如图1所示)。转动着的轧辊作用于轧件以正压力 P 和摩擦力 T。轧件能否顺利地被轧辊咬入并沿水平方向继续向前运动,取决于正压力的水平分力 P_x 和摩擦力的水平分力 T_x 的大小。P_x 与 T_x 作用方向相反,P_x 力图把轧     

中厚板轧制过程的有限元仿真研究

本文采用了MSC MARC2005有限元分析软件包建立了中厚板轧制的有限元仿真模型,通过接触分析的方法对中厚板的轧制过程进行了三维模拟仿真,并对不同压下量轧件轧后变形及应力分布做了分析,结果表明与实际轧制参数基本一致。