45钢中厚板矫直过程温度场有限元模拟及残余应力分析

运用有限元软件ABAQUS建立了中厚板矫直过程三维热力耦合温度模型,通过对45钢中厚板的模拟仿真计算和分析,得出初始温度520℃的20 mm板和初始温度605℃的55 mm板矫直过程纵向、横向和厚度方向的温度分布和变化,并分析了20 mm板初始温度420～620℃、55 mm板初始温度505～705℃原始曲率0.07～0.20时钢板矫直初始温度和原始曲率对矫直后钢板残余应力的影响。计算结果表明,矫直前温度越低,原始曲率越大矫直后残余应力越大;520℃20 mm板矫直后温度为505.4℃,矫直力为2 161.69 kN,605℃55 mm板矫直后温度589.3℃,矫直力4 565.49 kN,其实测值分别为507℃,2 272.93 kN和591℃,4 397.94 kN。说明计算值误差较小。     

P110套管冷矫残余应力模拟分析

残余应力是影响套管抗挤强度的主要因素之一，为了分析矫直对套管残余应力分布的影响，应用有限元分析软件Marc建立了P110套管冷矫模型，通过模拟计算，得到了套管截面环向残余应力分布状况，将模拟结果与实际测量结果进行了对比。模拟的结果表明经过冷矫的套管存在很大的残余应力。     

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。     

Principle of Multi-roller Straightening Process and Quantitative Resolutions of Straightening Strategies

The multi-roller straightening process of section steel is analyzed by the springback theory of small curva- ture plane bending. The theoretical analysis results prove the curvature unification in straightening process and clear- ly reveal the principle of the multi-roller straightening process. The principle can be described as~ the initial curva- tures are reduced by several times anti-bendingl meanwhile the initial curvature differences are diminished and the residual curvatures are unified~ finally, the member after curvature unification is straightened by the last anti-ben- ding. With the plastic region ratios becoming larger, the initial curvatures are more easily unified in straightening process. Based on the plastic region ratios and the required number of roller systems for unifying the initial curva- tures, the large deformation straightening strategy and the small deformation straightening strategy are redefined. The new definition provides an important theoretical basis for setting reliable reduction rules. Through the theoretical analysis results, a new straightener design philosophy is proposed to improve the straightening quality and further increase the adjustment precision as well as the flexibility of the last roller system. The adjustable end roller emerges as the times required, achieving a good effect in practical application.     

高强度厚板多点柔性压力矫直工艺

 在实际生产过程中,由于缺乏先进的矫直设备以及矫直技术,高强度厚板的矫直效率和矫直精度都比较低。传统压力矫直基于三点反弯矫直理论,即钢板由两个支点支撑,中间采用一个大型液压缸来进行矫直,在整个工艺流程中主要依靠人工进行手动操作,不仅误差比较大,而且操作比较繁琐。很多工厂在确定反弯量时都是依靠平时积累的经验,所以也需要进一步完善反弯量的解析表达式。因此,有必要对高强度厚板矫直工艺进行研究,为提升高强度厚板的矫直效率和矫直精度提供理论支持。针对高强度厚板的多点柔性压力矫直的工艺流程进行研究,首先基于矫直理论确定了矫直过程的主要工艺参数,与传统压力矫直所不同的是该矫直方案将原来的大型液压缸离散化,采用多压头多支点形式以减小板材的空矫区。然后通过矫直过程中弯矩、转角、挠度三者之间的关系来推导出压下量解析式,采用该公式所计算的反弯量在Abaqus中进行仿真模拟,并通过控制变量法来进行多组仿真模拟,对多点柔性压力矫直中板材的厚度、支点距离、材料属性等参数进行研究,确定了该公式结果的可靠性。最后采用所提出的工艺流程在自主设计的多点柔性压力矫直装置上进行试验,通过对比试验结果,验证了静压延时策略在矫直过程中可以减小板材残余挠度,同时确定了该工艺流程的可行性。     

首钢低残余应力开平船板的生产工艺及变形分析

开平船板中存在很大的残余应力,导致切割下料和焊接后发生变形,这是制约开平船板广泛使用的瓶颈。 对首钢开平矫直船板下料和焊接变形进行试验分析,试验表明通过采用合理的低残余应力开平船板的工艺控制技 术来优化钢卷内的残余应力分布,使得首钢公司生产的开平矫直船板中的残余应力分布均匀,因此下料变形和焊 接变形小,能满足生产的需要。     

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.      

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。     

D0.2mm直钨丝的研制与生产

对钨丝矫直的基本机理进行了探讨，指出钨丝矫直的过程实际为弹-塑性弯曲变形。采用本文的试验方法，可生产出满足特殊要求的矫直钨丝。     

基于有限元法的拉伸弯曲矫直过程板形控制分析

 板形是带钢质量的重要判定指标,常见的板形缺陷有边浪、中浪、1/4浪等,其实质是残余应力在带宽上的分布不均。拉伸弯曲矫直机通过张力辊组、弯曲辊组和较真辊组的共同作用,使带钢在低于屈服强度的张力作用下发生塑性延伸,从而有效消除浪形缺陷,改善板形,提高带钢质量。然而在拉伸弯曲矫直机的设计和使用过程中,对拉伸弯曲矫直机参数的调整多基于经验,缺少理论指导。为了定量分析拉伸弯曲矫直机参数对浪形缺陷的改善效果,使拉伸弯曲矫直机在实际生产中发挥更好的作用,以某1 450 mm带钢酸洗冷轧生产线上的拉伸弯曲矫直机为研究对象,使用有限元软件ANSYS/LS-DYNA基于三维弹塑性有限元法建立了拉伸弯曲矫直机模型,对拉伸弯曲矫直机矫直过程进行了模拟,分析了张力和插入深度对初始浪形分别为边浪和中浪的带钢矫直后板形的影响规律。结果表明,经过拉伸弯曲矫直的带钢浪形缺陷得到显著改善;插入深度和张力对初始浪形缺陷分别为边浪和中浪的带钢板形的影响规律一致;3个辊组中矫直辊组的插入深度是影响带钢板形的主要因素,随着矫直辊组插入深度增大,带钢矫直后板形由边浪转变为平直,且随着矫直辊插入深度进一步增大,板形又由平直转变为边浪;随着入口张力增大,带钢矫直后板形由边浪转变为中浪。     

中厚板矫直环节三次氧化铁皮压入的研究

通过统计分析与对比试验,论证了中厚板矫直过程中,三次氧化铁皮在强力矫直机工作辊压力下压入钢板并造成钢板表面缺陷的可能性。并对中厚板矫直环节氧化铁皮压入缺陷的形貌及特征做了总结,对矫直环节的氧化铁皮压入过程及原因进行了系统的分析与阐述。指出三次氧化铁皮的生成、氧化铁皮受外加弯曲力发生崩裂并积聚、垂直于钢板表面的压力是矫直环节氧化铁皮压入的3个必要条件;还指出了影响中厚板矫直环节氧化铁皮压入的几个关键工艺点以及如何预防或减少矫直环节的氧化铁皮压入缺陷。     

TA15钛合金管材温矫直工艺研究

本文主要对TA15钛合金管材在不同温度下矫直后对管材平直度和表面质量的影响进行了研究。通过研究表明,选择合适的矫直辊转速、矫直辊倾角、压下量和弯曲量,能够研制出满足相关技术标准要求的管材。     

9～12 mm板材矫直原理与控制

由于传统矫直方法错误以及宽度、温度、钢种等因素的变化,导致9～11 mm薄规格钢板不能有效矫直,或者矫直后出现上冷床切边、分段后弯曲,成本升高,一直是板材部宽板线矫直机的一大难题.文章具体论述了如何利用矫直机使钢板产生塑性变型和弯曲变型,以及改变矫直机中心线,达到矫直边浪薄板且不反瓢的方法.     

管棒材单曲率矫直力动态仿真分析

针对管棒材在单曲率矫直时矫直力无精确数学模型仅靠人工经验或反复试矫确定的实际问题,运用ANSYS/LS - DYNA对矫直过程进行了动态可视化仿真,得到了矫直过程中最大矫直力数据,并通过现场实验证明了分析结果的正确性和可信性.     

小断面管材二辊矫直机压扁量分析

 压扁加反弯矫直是提高小断面管材矫直精度的有效方法,针对矫直过程中压扁量不易确定的问题,利用大型非线性有限元软件建立小断面管材二辊矫直过程的三维弹塑性有限元模型,研究了不同压扁量时接触长度、矫直力、残余应力、直线度和椭圆度的变化情况。经综合分析后给出合理的压扁量取值范围为0.45~0.70 mm。现场试验结果表明,参考此压扁量取值范围来调节辊缝可以得到很好的矫直效果,减少了辊缝调节时间。     

宽厚板预矫机负扭矩分析

宽厚板七辊预矫机是提高板带平直度、均匀或减小残余应力分布的重要环节,其矫直水平直接决定了产品质量.以宽厚板实际变形情况为背景,通过研究材料变形与各道次下的弯曲曲率及弯曲挠度之间的关系,对负扭矩的产生原因进行了分析;与此同时采用应变电桥法对七辊预矫过程中传动轴扭矩测试信号进行了分析,并通过有限元模拟进行对比分析.研究结果表明:负扭矩的产生是由于集中驱动所提供的同一转速与压弯量不同形成的不均一速度,二者无法适应引起的;负扭矩导致各个辊负载扭矩重新分配,最终对矫直辊面造成损伤;并在此基础上优化矫直工艺参数,将第二台电机的转速提高30％后,6号辊负扭矩现象得到缓解,3号和5号辊扭矩剧增现象得以消除,矫后板平直度得到改善,矫后残余应力分布更加均匀.     

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.     

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.     

包覆浇铸高硼不锈钢复合板的变形协调性

包覆浇铸后的复合铸坯虽然已具有冶金结合,但热轧过程中,道次变形量若确定不合理将在界面处产生附加应力,附加应力值的大小将影响热轧后复合板的界面结合情况。应用ABAQUS有限元软件对包覆浇铸304不锈钢/高硼不锈钢/304不锈钢复合铸坯的热轧过程进行了有限元模拟,有限元模拟结果显示,当道次变形量大于17%时,覆层及芯层变形协调性变差,复合板界面将遭到破坏。实际热轧试验验证了有限元模拟结果的正确性,为包覆浇铸复合铸坯的热轧提供了有利的工艺参数。     

薄带材浪形缺陷生成与拉伸矫直过程数值仿真

基于ABAQUS有限元软件建立了薄带材浪形生成与拉伸过程有限元模型,研究了带材在初应变作用下的浪形缺陷生成规律及其在张力拉伸作用下的应力特性及其变形行为,并进一步分析了浪形缺陷拉伸矫直矫平功效的主要影响因素及其影响规律.薄带钢变形过程可分为浪形生缺陷生成、拉伸矫直和弹性回复三个阶段.针对薄钢带弹性后屈曲浪形和铝带弹塑性后屈曲浪形两类典型浪形形式,研究了浪形缺陷在后屈曲和拉伸变形阶段的浪形陡度变化与系统能量变化规律.研究表明:弹性后屈曲浪形在拉伸矫直过程中浪数和浪高均发生变化,而弹塑性后屈曲浪形仅发生浪高的连续变化.弹性后屈曲浪形矫直后的残余应力分布形式与初始应力分布类似,而弹塑性后屈曲浪形的残余应力分布发生显著差异.浪形缺陷的残余陡度随初始浪形陡度增大而增大,随带厚增加而减小,且弹塑性后屈曲浪形缺陷的矫直效果更为显著.