基于H型钢残余应力主动控制的矫直工艺设计

针对H型钢辊式矫直过程残余应力的主动控制,基于工程弹塑性理论建立一种矫直过程应力演变的分析模型;采用离散解析实现对模型的快速数值求解;继而基于该分析模型建立一套能够实现残余应力主动控制的工艺参数主动设计方法;运用该方法对典型规格H型钢矫直工艺参数进行工艺设计.建立的分析模型运算结果与有限元结果吻合且计算成本得到有效控制,模型能够实现有限时间内整个矫直工艺参数域内残余应力演变结果的分析;工艺设计方法能够得到一定目标参数和约束条件下的残余应力主动控制工艺参数.      

大型H型钢的矫直过程应力分布规律数值模拟分析

建立了大型H型钢九辊定棍距矫直的实体模型和有限元模型,对大型H型钢九辊连续矫直过程的弹塑性变形问题进行模拟研究,分析矫直过程中大型H型钢出现的应力变化,对具有矫前缺陷的大型H型钢矫直过程中的应力进行分析,为进一步分析H型钢矫后的残余应力控制奠定理论基础。     

辊式矫直过程弹塑性弯曲数学模型

 为了完整和精确地计算辊式矫直过程,根据钢板和矫直机相应的初始条件和边界条件,采用曲率变化量积分的方法,建立了基于Prandtle Reuss增量理论的三维弹塑性弯曲解析数学模型。并分析了厚度08 mm的钢板矫直过程的变形行为,比较了计算曲率和实验曲率,误差在1 mm-1左右。该模型可以精确地计算辊式矫直过程的曲率,预测残余应力和板形,为全面分析辊式矫直过程提供技术支撑,对实际生产具有一定的指导意义。     

矫直过程对H型钢残余应力影响规律的仿真计算

根据实测温度场的数据,模拟了H700×300热轧H型钢在冷却过程中的温度场和残余热应力场分布,对带有初始残余应力的H型钢九辊连续矫直过程进行了有限元仿真,得出了矫直过程对H型钢残余应力的影响规律。     

大型H型钢水平矫直压下量的优化

在型钢矫直过程中,矫直机各矫直辊压下量直接影响型钢的残余应力及弯曲度,为了减少残余应力及弯曲度,达到国家标准,文章对矫直工艺开展了正交实验仿真,根据实验,得出各工作辊对型钢残余应力和弯曲度的影响,从而找出矫直型钢时压下量的最优方案。     

辊式矫直机矫直过程有限元仿真

建立了辊式矫直机的有限元模型,对其矫直过程进行动态有限元仿真。对不同规格的钢板分别进行仿真,将模型中的压下量按实际参数设定,并将其计算结果与实际情况进行比对,检验了模型的可靠性。对其残余应力分布进行分析,得出消除板坯翘曲必须控制长度方向上节点之间的纵向残余应力差值的结论。建立的辊式矫直机的参数化模型,能够方便地调整矫直工艺参数,并对其矫直效果进行分析,对辊式矫直机工艺参数的设定具有一定的指导意义。     

热轧钢板矫直工艺的有限元分析

采用有限元软件ANSYS对热轧钢板矫直工艺进行模拟,研究了钢板同一初始状态下采用两种不同矫直工艺参数模拟后的结果,以及在同一矫直工艺参数下对钢板施加不同初应力载荷的模拟结果.探讨了钢板矫直过程中残余应力的变化情况以及矫直工艺参数与钢板残余应力的关系.模拟结果表明:在矫直过程中钢板表面都要经过拉一压-啦一压-拉的反复弯曲过程;对于纵向残余应力分布不均的通过模拟矫直能够达到明显的改善,并且在上矫直辊增加凸度值对消除横断面上的内应力分布不均是非常有效的.     

二辊矫直Φ150mm棒材工艺研究

介绍棒材精整线发展状况以及二辊矫直棒材生产线的优点,根据Φ150 mm棒材的二辊冷矫直工艺流程以及矫直机辊形对二辊斜矫直精整线进行设计,采用ABAQUS有限元方法对棒材的矫直过程进行仿真与分析。仿真结果表明:棒材与矫直辊中间接触的区域应力较大,发生了较大的塑性变形;棒材表面与芯部残余应力差别较大;矫直后棒材外表面尾部残余应力分布较小。     

中厚板热矫直过程中曲率的解析

建立了中厚板热矫直过程中曲率解析的数学模型,采用数值算法快速、稳定地解析了该模型。研究结果表明：前几辊与轧件之间的接触角受原始曲率影响较大,随着轧件的前进,这种差别逐渐减小最后趋于一致,而矫直轨迹受原始曲率的影响较小;具有不同原始曲率的轧件在相同辊系压下量作用下的残余曲率都趋近于0;矫直过程中厚度方向的反弯和残余应力分...     

中厚板辊式矫直过程弯辊作用分析

 为了进一步提高中厚板产品矫直质量,采用弹塑性差分的曲率积分方法,分析了弯辊对矫直效果的影响,研究了弯辊量与压下量的关系,为建立中厚板辊式矫直过程的弯辊设定模型奠定了基础。计算结果表明,为了使板材矫直后的残余曲率和残余应力最小化,施加弯辊时要考虑入口压下量的影响。单从降低残余曲率的角度考虑,小压下量和大压下量下都可以施加负弯辊,但正弯辊只适用于小压下量。从控制宽度方向残余应力的角度考虑,正弯辊施加于小入口压下量时弯辊作用明显,为了消除正弯辊对厚度方向残余应力的不利作用,采用正弯辊时入口压下量不宜过大。施加弯辊会增加矫直力,因此设定弯辊量时要考虑矫直机能力的限制。研究发现了弯辊对塑性变形率的影响规律：负弯辊出现了使塑性变形率随着入口压下量的增加而减少的阶段,正弯辊可消除塑性变形率为零的阶段。     

重轨九辊水平矫直压下量的模拟分析

利用ansys workbench以及ansys/ls-dyna软件相结合的方法,对60 kg/m的重轨在利用九辊水平矫直时的压下量进行分析,分别在实测值的压下量以及利用虚拟支点理论建立的理论压下量的基础上,建立了矫直规程并进行了模拟仿真,对两种规程下的重轨平直度、重轨纵向残余应力的大小和分布、横截面的应力大小和分布进行分析,结果表明：利用理论值矫直后的重轨平直度有了很大的提高,残余应力也有了显著的减少,并且分布更加均匀.     

矫直工艺对Zr-Sn-Nb系合金管材氢化物取向的影响

核反应堆包壳管的氢化物取向因子会较大程度的影响其力学性能和使用性能。为此,使用6辊精密管材矫直机对?10 mm的Zr-Sn-Nb系合金成品管材进行矫直实验,研究辊缝值、弯曲量及矫直辊角度对其氢化物取向因子的影响。采用X射线衍射技术分析矫直管材的残余应力,采用光学显微镜观察高压釜渗氢试样的氢化物分布,并通过评级软件检测氢化物取向因子(Fn~(40°))。结果表明:辊缝值、弯曲量及矫直辊角度均对矫直后管材的残余应力有显著影响,并且管材氢化物取向因子随着残余应力的增大而增大。当辊缝值≥10 mm,弯曲量≤4.2 mm,矫直辊角度在31.5°～33.5°之间时管材残余正应力≤35.6 MPa,切应力≤37.8 MPa,此时氢化物取向呈周向或接近周向,氢化物取向因子满足技术要求。     

Simplified calculation of the bending torques of steel sheet and the roller reaction in a straightening machine

In the straightening of steel sheet, it is necessary to calculate the optimal reduction of the steel blank by the working rollers of the straightening machine so that the sheet produced has the minimum residual stress and curvature. In the simulation of sheet straightening in multiroller machines, the curvature and bending torques of the steel sheet at contact points with the working rollers are first calculated and then the straightening forces are determined. In straightening steel sheet, it is important to calculate the forces in the multiroller straightening machine. Such calculations are based on determination of the reaction of the roller bearings and the forces at the upper and lower working-roller cassettes in straightening. With insufficient bending torque, it is impossible to eliminate harmful residual stress and surface defects in the sheet. Extreme roller torques and forces at the roller cassettes often lead to defects of the sheet, fracture of the working and supporting rollers, and failure of the straightening machine. In the present work, an approximate method is proposed for calculation of the optimal cold-straightening parameters of the steel sheet in a multiroller machine. The calculations permit determination of the curvature of the neutral plane in the sheet on straightening, the residual curvature of the sheet after straightening, the bending torque and the reaction of the working-roller bearings, the residual stress in the sheet, the penetration of the plastic deformation into the depth of the steel sheet, and the relative deformation of the longitudinal surface fibers of the sheet on straightening as a function of the radius of the working rollers, the distance between the rollers of the straightening machine, the reduction of the sheet by the upper rollers, the sheet thickness, and its properties (Young’s modulus, yield point, and strengthening modulus). The results may be widely used at manufacturing and metallurgical plants.     

十辊棒材矫直机探索

通过以直径为220mm的棒材对十辊棒材矫直机进行了探索开发,完成了机械、液压和电气的详细设计。这套系统的特点就是矫直循环多,单辊变形量较小,残余应力小。     

H型钢万能轧制过程水平辊温度场研究

 运用有限元方法对H型钢万能轧制过程水平辊温度场进行了数值模拟,根据模拟结果分析了水平辊辊面温度分布状况,结果表明：与H型钢腹板部位接触的水平辊辊面温度较低,与H型钢R角部位接触的水平辊辊面温度最高。此外,还完成了小型H型钢万能轧机水平辊冷却试验,水平辊冷却方式分别为气雾冷却和水冷,试验结果表明：轧辊采用气雾冷却方式进行冷却时,型钢腹板残留冷却水较少且型钢表面温差较小,轧辊辊面温差和轧辊磨损程度均较小,且轧后轧辊温度更容易降至室温。总体而言,轧辊采用气雾冷却效果比采用水冷效果好。     

基于配合辊系的楔形板矫直工艺

 采用常规矫直辊系矫直楔形板严重降低了楔形板矫直范围和效率，为了提高楔形板矫直厚度范围和矫直质量，提出了一种基于配合辊系（大直径矫直辊系和小直径矫直辊系）的楔形板矫直方法。首先研究了配合辊系矫直机辊径、辊距与楔形板矫直效果的关系，设计了楔形板矫直机配合辊系，给出了矫直工艺方案；然后给出了配合辊系矫直楔形板的分区原则，基于有限元法建立了基于配合辊系的楔形板矫直过程有限元模型，仿真结果与实测结果一致，验证了有限元模型的正确性；最后对基于配合辊系的楔形板矫直过程进行仿真，计算了常规辊系和配合辊系下楔形板矫直力及残余应力，分析了不同板厚分区对楔形板矫直效果的影响，结果表明，配合辊系设计方案适合楔形板矫直过程且矫直效果较好。     

变辊距矫直的辊距优化设计

对辊距实现优化设计,分别以总矫直力之和矫直力为目标函数,以辊距为设计变量,利用Matlab软件优化设计出辊距相对值,以轧件与辊子间的接触应力为约束条件,进一步获得最佳辊距实际值。在满足矫直要求的前提下,通过变辊距实现了减小矫直力和矫直功的目的,对矫直过程的节能降耗及减小薄壁构件由于矫直力过大产生的矫直缺陷有重要意义。     

辊式矫直机矫直板带浪形的有限元仿真分析

 辊式矫直机的矫直功能是中厚板生产线上保证板带板形的重要手段,其矫直过程可以消除或均匀板带内部残余应力,对提高板带综合质量具有重要意义。为了分析矫直机对带有边浪的板带的矫直过程以及矫直效果,首先建立了板带弯曲挠度的计算模型,为确定矫直辊的压弯量奠定了基础。在矫直模型作为压弯量设定的基础上,参考现场实际设备尺寸,通过借助大型商用有限元软件ANSYS建立了11辊的辊式矫直机有限元仿真模型,并针对研究目标设计了相应的仿真工况,将模型的矫直过程调整为采用上辊系整体压下倾斜的设置,对不同浪高的板带进行仿真分析。将有限元模型计算出的矫直力与生产实际设备的矫直力进行对比,有限元模型的矫直力计算偏差约为8.3%,满足计算精度要求。设置边浪浪高分别为5、10、20 mm的板带作为仿真工况,对其矫直过程进行仿真计算,提取仿真结果中的相关数据进行分析,发现在不采用弯辊的条件下,矫直过程同样具有消除板带不平度的作用。结果表明,在浪高较大时,矫直过程消除不平度的作用明显,但是矫直后板带并不能达到最终的平整度要求;在浪高较小时,矫直过程对不平度的消除能力较弱,但矫直后板带不平度可以达到最终的平整度要求。在分析的基础上,在工业现场的实际设备中进行相关试验,试验数据表明,仿真结果与试验结果趋势相同。     

连铸机拉矫辊破坏原因的分析

根据连铸机拉矫辊的实际工况,在对其温度场,热应力计算的基础上,详细分析了拉矫辊产生龟裂及断裂的原因,并提出了一种新型拉矫辊。