棒线材三辊连续减定径机组力能及工艺参数设计

以C++编程语言为开发平台,以圆钢棒材减定径轧制为基本实体模型,选择相应的变形抗力、宽展、轧制力、轧制力矩等计算模型编制工艺参数计算源程序。采用有限元仿真软件Deform-3D对轧制过程进行模拟,修正了程序中的计算模型。重点分析了伸长率对宽展的影响,修正了采利柯夫宽展等效计算模型。最终,以Ф16 mm圆钢为例,通过软件计算、有限元模拟以及现场数据,对比了宽展量、出口断面面积以及轧制力。结果表明软件分析结果与实测值、模拟值比较吻合,从而验证了软件计算结果的准确性。     

铌铪合金棒材孔型设计与轧制工艺探讨

在轧制铌铪合金棒材时,对椭圆-圆及椭圆-方两种延伸孔型系进行比较,确定了适合铌铪合金轧制的延伸孔型系为椭圆-圆孔型系统,并运用Z·乌萨托夫斯基公式相对宽展系数公式进行了孔型设计。轧制实验验证,设计的孔型系满足轧制要求,棒材成品尺寸精确,无未充满及过充满缺陷。通过孔型轧制及旋锻工艺比较,孔型轧制的铌铪合金棒材成品晶粒均匀性及力学性能更加优异,产品质量稳定可靠。     

Spread Model for TC4 Alloy Rod during the Three-Roll Tandem Rolling Process

为了保证三辊连轧过程中棒材的成型精度,研究了TC4钛合金棒材的宽展。采用正交试验优化设计方法设计数值模拟方案,在Marc有限元平台上,研究轧制工艺参数(轧制温度、轧制速度、孔型内切圆直径、轧辊直径、摩擦系数)对宽展的影响,并分析了各参数的影响显著性顺序。在此基础上,建立了三辊轧制TC4棒材的宽展模型。试验在自行研制的8机架Y型连轧机上进行,孔型系统为平三角-圆。宽展测量结果和模型计算结果吻合较好。     

相对宽展公式在生产中的应用与探讨

采用Z·乌萨托夫斯基相对宽展系数公式计算轧件宽度,关键是确定出正确的轧件断面积和宽展系数修正系数,将理论计算值和现场收集的参数进行分析比较,确定出了各架次宽展系数修正系数值,依托该公式编制的轧制程序表应用到生产中取得了满意的效果。通过对圆孔型的几何解析归纳总结出了圆孔型中红坯断面积的近似计算公式,与CAD作图法求出的面积基本一致。     

改进型赫米-亚历山大宽展公式在铝合金减薄轧制中的应用

生产节材型铝合金板材需要解决变厚度轧制参数计算问题。为此,对赫米—亚历山大宽展公式进行了修正,从而得到了适用于铝合金板材减薄轧制的宽展公式。在此过程中引入减薄轧制影响系数,通过遗传算法对此系数进行了回归。结果能为铝合金板材减薄轧制的参数计算奠定理论基础。     

异步轧制宽展行为的数值模拟研究

基于软件MSC.Marc建立了高锰无磁钢在不同变形参数下异步轧制过程的三维有限元模型。利用该模型对异步轧制过程进行了数值模拟,分析了异速比、压下量和初轧温度对轧件平均宽展的影响规律。结果表明:轧件平均宽展随着压下量的增大和初轧温度的升高而增大;随着轧制异速比的增大,平均宽展先减小后增大。在压下量为20%、30%、40%时,平均宽展最小值对应的异速比为1.2,但当压下量增大至50%时,平均宽展最小值偏移到异速比为1.3处。基于以上分析结果,将异速比、压下量和初轧温度对宽展的影响规律引入芝原宽展公式,并对其进行了修正,使用修正后的公式进行了计算,计算结果与模拟结果相关性较好。     

棒材轧制轧件出口断面形状预测及平均轧辊半径的新计算模型

对圆—椭圆—圆孔型轧制合金钢,提出了接触边界临界点的概念,建立了出口断面形状预测模型,推导出临界点的解和新的等效接触断面面积公式,给出了计算平均轧辊半径的新模型。为验证新模型,完成了棒材轧制试验,并且利用刚塑性有限元法对轧制过程进行了模拟。将不同模型得到的理论结果与实验值和模拟值作比较,证明新模型具有很高的精度,因此可以用于精轧孔型设计和轧制工艺参数的设定。     

摩擦系数对宽厚板轧制宽展影响的数值模拟

采用有限元软件MSC.MARC,建立了宽厚板轧制过程三维热-力耦合有限元模型。利用上述模型对实际宽厚板轧制过程进行模拟,对比模拟宽展和实测宽展,证明了模型的可靠性。通过对4种典型尺寸轧件轧制过程的模拟,得到了摩擦力和摩擦系数在接触弧上的分布规律,以及摩擦系数与轧件边部形状和平均宽展对应的变化规律。结果表明,轧件自由表面处宽展量随摩擦系数的增大而减小,厚度对称面处宽展量随摩擦系数的增大而增大,而轧件的平均宽展量随摩擦系数的增大而减小。当板坯宽度减小、压下量增大时,随摩擦系数增大,平均宽展量减小的趋势更明显。基于以上模拟结果,将摩擦系数对宽展的影响规律引入芝原宽展计算公式,修正后公式计算结果与模拟结果符合较好。     

棒材轧制时平均轧辊半径的新计算模型

在圆-椭圆-圆孔型中轧制合佥钢棒材时,提出了接触边界临界点的概念,并且推导出了临界点的解和新的等效接触断面面积公式,给出了计算平均轧辊半径的新模型。为了验证新模型,进行了棒材轧制试验并且利用三维刚塑性有限元法对轧制过程进行了模拟。把不同模型得到的理论结果与实验值和模拟值作了比较后证明新模型具有很高的精度,因此可以作为轧制理论和实践的重要参考。     

一种计算椭圆圆孔型影响系数n_k的新方法

轧制力是金属轧制成形过程中的重要技术参数之一。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了椭圆圆孔型轧制过程中的三维刚塑性有限元模型,得到了从咬入到稳定轧制每时刻的压下、宽展及轧制力值。并结合孔型轧制时的一般计算公式,采用MATLAB程序实现数值的拟合,推导出一个简单的计算椭圆圆孔型系统的增压系数的公式,以准确计算孔型轧制过程中的轧制力。并对有限元推导出轧制力公式的计算值和实际轧制得到的轧制力值进行比较,二者的相对误差在4%以内。     

A NOVEL APPROACH FOR THE PREDICTION OF SURFACE PROFILE OF OUTGOING WORKPIECE AND THE CALCULATION OF MEAN ROLL RADIUS IN ALLOY BAR ROLLING

In alloy bar rolling process, the component of alloyed steel influenced the spread coefficient greatly, therefore, the component influence coefficient m of different alloyed steel has been determined firstly to calculate the maximum spread. Then the curvature radius of stress free surface and the ＂critical point on the contact boundary＂ have been solved, the surface profile of outgoing workpiece has been obtained. Furthermore, the formula of the equivalent contact section area has been proposed and the mean roll radius has been calculated. The bar rolling experiment and the rigid-plastic FEM （finite element method） simulation have been carried out to verify the novel approach. Compared with experimental data and simulation results, the novel approach can be used in setting processing parameter and design of finishing groove.     

Dimensional analysis in steel rod rolling for different types of grooves

Sequence design for shape-rolling processes consists of roll pass and profile design, i.e., transforming the billet into a final shape. For the prediction of the mean effective strain of the workpiece during rod rolling, an analytical model by Shinokura and Takai was used. They verified the formula by applying it to a variety of rod-rolling geometries (oval-square, oval-round, square diamond, and diamond-diamond). Today, on the other hand, the finite element (FE) techniques allow analysis of rolling processes in such a way as to simplify the work of design engineers. In this study, a round-oval pass and a round-flat oval pass are analyzed for steel rod rolling. In particular, the analysis of the spread, the surface profile, and cross-sectional area of the workpiece were conducted during rolling. Experimental data such as the maximum spread and the radius are compared with the results of the analytical model and FE analysis.     

新工艺技术在合金钢棒线材生产中的应用

分析了目前我国棒线材市场优质合金钢棒线材稀缺形势下,用先进的新工艺技术改造合金钢棒线材生产线具有现实意义。这些新技术包括:连铸坯热送热装、脱头轧制和二次加热、精密轧制、低温精轧、单一孔型和"自由尺寸"轧制、直条棒材在线缓冷和刷毛刺、奥氏体不锈钢线材在线散卷固溶处理和盘卷在线环型炉固溶处理、不锈钢盘卷酸洗等技术。     

铜包铝复合棒材平辊轧制宽展变形行为

对铜包铝复合棒材平辊冷轧时的金属流动进行数值模拟和实验研究.结果表明:由圆断面至扁断面的第一道次平辊轧制中侧边以变形宽展为主;在后续道次的平辊轧制过程中,滑动宽展的影响增大,侧边变形宽展的影响减小;当压下率为13.3%～26.7%时,摩擦因数对铜包铝棒材宽展率的影响较小,而当压下率大于33.3%时,摩擦因数对宽展的影响增大;铜包铝复合棒材的最大轧制压力在轧制入口端,断面上存在一条"X"状的等效应变带.实验结果与有限元分析结果具有良好的一致性.采用合适的轧制工艺,可获得铜包覆层分布均匀、铜铝复合界面无裂纹和分层、表面质量好的扁排.     

轧制工艺对高碳钢线材性能影响的研究

研究了高碳钢线材轧制过程中终轧温度、吐丝温度和冷却速度对线材性能的影响,并采用数值优化方法建立了性能预测模型,其结果表明,模型计算精度较高。     

Computer Simulation of IT-diagrams of Steel

PHASE transformation modeling is one of the mainchallenges in modeling of heat treatment[1].The mechanism of phase transformations is not fullyunderstood and interactive influence of differentelements,austenitizing temperature,etc.usually arenot taken in account.The mistakes in phase transformation calculationcould be extremely great if a model is based only ongrain size of prior austenite,austenitizing temperatureand elemental composition of steel.Phase transformation kinetic depends also o…     

钢轨万能轧制过程金属纵向流动规律的理论和实验

为分析钢轨万能轧制过程中轨头、轨腰以及轨底的纵向流动机理,根据钢轨断面特点,给出了轨头与轨底等效压下系数计算公式,并考虑了轨头与轨腰以及轨底与轨腰之间的金属横向流动体积的影响;基于轧制前后体积不变条件,推导出了轨头、轨腰及轨底的延伸系数计算模型,得到了钢轨各部分压下系数以及宽展系数对其纵向流动规律的影响。为验证理论模型,进行了钢轨的万能热轧实验,实测了不同轧制规程时钢轨各部分的延伸系数,并与理论计算结果进行比较。理论计算结果与实验结果误差不超过±5%,说明理论模型具有较高的预测精度,可用于钢轨万能轧制实践。     

Temperature field analysis and its application in hot continuous rolling of Inconel 718 superalloy

A coupled thermo-mechanical model containing metal flow and temperature field for calculating temperature variation has been developed on fourteen-pass hot continu-ous rolling of round rod for Inconel 718 alloy using 3D elastic-plastic finite element method(FEM).The temperature of characteristic analysis points in the intermedi-ate cross-section of the workpiece has been simulated at initial temperature ranging from 960 to 1000 °C and initial velocity in range of 0.15-0.55 m·s-1.Based on fi-nite element ana...