锡箔粗轧1道次轧件疲劳损伤的数值模拟

基于塑性成形CAE技术,模拟研究了锡热轧过程中的疲劳损伤变化,分析了其粗轧第1道次轧制中疲劳损伤因子的分布。采用有限元分析软件DEFORM-3D对锡箔轧制进行了模拟,通过正交试验得到了最优方案。结果表明,锡粗轧第1道次轧制的疲劳损伤主要累积在轧件边部;压下量和轧制速度是影响疲劳损伤的主要因素;疲劳损伤因子随着压下量和轧制速度的增加而增大。锡箔粗轧第1道次的优化工艺参数:压下量为3.5mm,轧辊温度为60℃,轧件温度为100℃,轧制速度为60m/min。疲劳损伤随着轧制的进行逐渐增大,在进入轧机后0.06s达到最大值,此后不再发生变化。     

开坯轧机大压下量对大棒材芯部的影响

基于有限元仿真对比分析了大棒材在开坯轧制前两道次中不同变形程度对轧件芯部的影响.仿真结果表明:两道次压下量在90m m和70mm时的轧件等效应力比两道次压下量都在65mm时大200 MPa;轧件等效应力随道次增加而增加,变形程度增加使得轧件轧后残余应力增加;等效塑性应变随着道次变形程度增加而增大,而大的变形程度会促使等效应变渗透至轧件芯部,为消除或减小轧件芯部组织缺陷提供解决措施,从而提高材料的使用寿命.     

方形轧件在椭圆孔的塑性失稳分析

针对35CrMo合金冷锻钢粗轧过程出现的表面褶皱，采用非线性有限元分析方法， 分析不同鼓形率轧件在椭圆孔中的轧制过程，从变形的角度分析了轧件表面由于塑性失稳产生褶皱的原因及位置。结果表明，方形轧件在椭圆孔中轧制时，轧件角部区域塑性变形剧烈，塑性应变能密度分布出现峰值，最易产生塑性失稳而形成褶皱。增大方形轧件的鼓形率，可减小塑性应变能密度分布峰值，降低轧件表面发生褶皱缺陷的概率。     

钢轨下腭轧疤缺陷形成机理研究

针对河北钢铁集团邯钢公司大型轧钢厂钢轨下腭轧疤缺陷问题,对缺陷形成机理进行了分析。结果表明,形成钢轨下腭轧疤缺陷的主要原因是轧件轨头和轨底部位金属量不均衡,在万能U₁EU₂轧机第1、第2道次轧制过程中轨头部位的延伸大于轨底部位,U₁E轧机第3道次轧出后轧件向轨底一侧偏斜且轨头部位前尖舌头较轨底部位长,咬入U₂轧机时轨头前尖撞击水平辊孔型下腭部位而导致辊面粘钢; 辊面粘结物粘结力较弱时,会形成咬入端非周期性下腭轧疤缺陷;辊面粘结物粘结力较强时,则形成周期性下腭轧疤缺陷。根据现场实际情况,提出了对轨形延伸孔轨底部位设计增加金属量约0.3%、轨形切深孔轨头部位设计减小金属量约0.1%、BD₁轧机帽形孔轧件高度设计减小约2%的治理方案,平衡了轨头、轨底部位的金属变形量,改进了万能U₁EU₂轧机各道次轧件前尖舌头形状,改善了咬入状态,彻底解决了钢轨下腭轧疤缺陷问题。     

纯铝累积叠轧焊组织与性能演变规律研究

在室温条件下对L2纯铝进行了10个道次的叠轧试验,通过室温拉伸和透射电镜实验,研究材料在叠轧过程中组织的演变和力学性能的变化,结果表明,经过数道次的实验后,材料中产生了晶粒尺寸小于1μm的超细晶粒,第10道次晶粒尺寸可达0.77μm;材料的强度显著提高,但延伸率却急剧下降,第10道次材料抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为190.44MPa、152.27MPa和4.73%。     

500热连轧窄带钢粗轧工艺优化及有限元分析

针对某500热连轧窄带钢生产线Φ650三辊粗轧机组采用双根轧制代替单道次轧制的优化方案,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对Q235B钢优化前、后的整个粗轧过程进行了数值模拟分析。分析结果表明:优化前后轧件断面温度、等效应力-应变分布规律基本一致;特征点温度与实测值吻合良好,前5道次轧件侧面出现了明显的双鼓形;由于采用共轭孔型轧制,上下轧槽直径不对称,轧件上表面应力、应变比下表面略大;对优化前后的轧制力及轧件尺寸进行了分析对比,校核了优化前后粗轧机的主设备能力。优化结果表明优化后的轧线生产能力提高28.47%。     

U71Mn重轨BD1可逆轧制过程的有限元分析

利用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件对60 kg/m U71Mn重轨生产从铸坯出炉—高压水除鳞—BD1开坯直至BD2入口整个过程进行数值模拟。采用平/立交替代替道次翻钢的方式,保证了BD1可逆轧机数据的精确传递。分析了轧件在各道次变形区及轧后稳定断面处等效应力、等效应变的分布情况,得到了U71Mn重轨钢表面温降曲线及轧制压力曲线。结果表明:轧件表层与心部的应力、应变分布存在差异;稳定截面处第5道次侧面应力最大72.1MPa,且断面应变比较均匀;温度和轧制力计算结果与实测值吻合良好。     

累积叠轧焊温度和循环道次对AZ31镁合金组织和性能的影响

研究了累积叠轧焊温度变化和循环道次对AZ31镁合金板材组织和性能的影响,分析了累积叠轧焊工艺细化AZ31镁合金晶粒的机理.试验结果表明,加热温度从250℃增加到400℃时,第一个道次后的平均晶粒尺寸逐渐减小;在400℃保温5min、道次压下量为50%时,第二个道次的板材平均晶粒尺寸可以细化到1.3μm,抗拉强度为300MPa,伸长率达到25.2%.     

轧制工艺对X70级管线钢组织与性能的影响

利用试验轧机研究了粗轧道次压下量、精轧道次压下量和中间待温厚度对X70级管线钢组织与性能的影响。结果表明:在其他工艺参数相同的情况下,增大粗轧、精轧道次压下量或增大待温厚度,试验钢屈服强度略降低,但落锤撕裂(DWTT)韧性明显提高。扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)分析表明,随着大角度晶界所占比例增大,有效晶粒尺寸减小,DWTT韧性提高。粗轧、精轧道次压下量对DWTT韧性的影响较待温厚度的影响更小,在保证待温厚度的前提下,为减小轧机负荷,获得较好板形,可以适当减小粗轧、精轧道次压下量。     

SIMA法预变形工艺参数对100Cr6钢晶粒细化的影响

采用轴向多道次镦粗拔长工艺,研究了SIMA法预变形工艺中的锻造比和镦拔道次对100Cr6钢晶粒细化的影响。试验结果表明:随着锻造比和镦拔道次的增加,晶粒的平均直径逐渐减少,晶粒的细化效果越好,在锻造比为2.00,镦拔道次为3次时,试样心部晶粒的平均直径从274.1μm减小到25.0μm,减小了90.9%,试样边部晶粒的平均直径从293.4μm减小到23.1μm,减小了92.1%。;试样边部晶粒的细化效果优于心部晶粒,镦拔道次对试样晶粒的细化效果强于锻造比。研究结果表明,轴向多道次镦粗拔长预变形工艺对晶粒的细化效果显著,镦拔后可以获得晶粒细小的非枝晶坯料,且工艺简单,操作安全,是优良的预变形晶粒细化工艺。     

特殊钢轧制过程的有限元分析

通过有限元仿真模拟圆坯进入菱－方孔型的前两道次的轧制过程, 研究了坯料在菱－方孔型中的变形规律。模拟仿真结果表明: 在根据传统理论设计的菱?方孔型中, 第1道次菱形孔角度偏小, 使得菱形孔压下量偏小, 宽展较小, 从而在第2道次方形孔中轧出的轧件对角线偏差较大; 而将第1道次菱形孔角度增大后, 压下量增大, 宽展变大, 使第2道次方形孔轧制后的轧件对角线基本一致。基于改进后的孔型系统, 已成功采用圆坯生产出中空钢。     

同步轧制最小可轧厚度的实验研究

研究了不同压下规程、不同工作辊直径以及不同轧件强度对同步轧制最小可轧厚度的影响并得到在不同条件下的轧件最小可轧厚度。结果表明:同步轧制中轧件的最小可轧厚度与压下规程无关,而与轧辊直径成正比,与轧件的平面变形抗力成正比;在工作辊直径分别为180、120、50 mm的轧机上,Q195轧件的最小可轧厚度分别为139、94、40μm。在工作辊直径为50 mm的轧机上,Q195、硅钢、工业纯铝的最小可轧厚度分别为40、60、8μm。     

小规格高强度热轧H型钢孔型优化

为解决H210 mm×134 mm×6 mm×10 mm规格A572(Gr65)高强度热轧H型钢翼缘端部“龟裂”问题,借助有限元模拟软件,对其成因进行了分析。结果表明,A572(Gr65)钢高温塑性较差,当其粗轧段压下量较大且轧槽深度较浅时,粗轧中间坯腿长不足,后续道次长腿困难,导致第6、第11、第14道次孔型未充满,轧件腿端未被加工,从而出现翼缘端部“龟裂”缺陷。为此,对孔型系统进行了优化,成品翼缘端部“龟裂”缺陷得以消除。     

高碳盘条SWRH82B再结晶型控制轧制与冷却工艺的优化研究

以高碳盘条SWRH82B为研究对象,基于精轧工艺,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对高速线材精轧F1~F4道次变形进行了热模拟,研究了其再结晶行为,确定出最佳精轧出、入口温度;同时测定了试验钢的连续冷却转变曲线。通过分析冷却速度对82B盘条组织演变规律的影响,对轧件吐丝后在斯太尔摩冷却线上的冷却工艺进行优化。结果表明:最佳精轧出、入口温度分别为1020、950℃;当冷速范围为6~8℃/s时索氏体组织片间距最为细小,直到冷却速度10℃/s时才不形成马氏体。研究成果能为82B线材控轧控冷以及组织性能控制提供实验依据。     

极薄带最小可轧厚度研究新进展

最小可轧厚度是轧制理论中的一个经典问题,轧件厚度逐渐减小到接近一个极限,而不能再继续减薄。异步轧制引入了异速比的概念,轧件因上下表面摩擦力不同而产生搓轧作用,使金属更容易变形,此时是否还有最小可轧厚度需要进一步研究。实验发现,搓轧区比例是影响最小可轧厚度的关键参数,在此基础上推导了异步轧制条件下的最小可轧厚度新公式。并指出接近全搓轧时,最小可轧厚度可趋近于0;是否能达到,取决于轧制过程是否因裂纹、孔洞、褶皱等原因导致的断带而终止。     

多向镦粗7075铝合金动态再结晶组织晶粒度预报

采用多向镦粗对7075铝合金试样进行压缩,利用有限元软件对多向镦粗的组织晶粒度预报,探索模拟分析与实验分析相结合的方法,研究7075铝合金多向镦粗过程的组织晶粒变化规律,并对五道次镦粗试样与初始样进行室温拉伸力学性能测试和采用SEM断口形貌观察。模拟结果表明:经过5道次镦粗后试样中心区域的组织晶粒明显细化,晶粒尺寸从初始的40μm减小到17μm;随着道次的增加,组织晶粒细化效果逐渐减弱。对比模拟预报与实验分析结果表明:两者在晶粒细化程度上吻合良好;经过5道次镦粗之后,拉伸断裂强度从初始的547 MPa增加到665 MPa,断面收缩率从初始的7.1%增加到28.4%,断口韧窝深而大,强度塑性明显提高。     

加载条件对铸态7075铝合金筒形件强力热反旋鼓包的影响

基于ABAQUS/Explicit平台,建立了铸态7075铝合金筒形件强力热反旋成形过程的三维热力耦合有限元模型,并通过实验验证了模型的可靠性。在此基础上,研究了芯模转速、旋轮的进给速度和减薄率对筒形件鼓包高度的影响,揭示了其作用机理。结果表明,随着芯模转速的增大,第1道次的鼓包高度逐渐减小,第2和第3道次的鼓包高度先轻微减小后缓慢增加,第4道次鼓包高度急速增加;随着旋轮进给速度的增大,第1道次的鼓包高度先增大后减小,第2和第3道次的鼓包高度逐渐增大,而第4道次的鼓包高度先增大后减小;随着减薄率的增大,各道次的鼓包高度都基本表现为逐渐增长的趋势。进而基于正交实验优化设计,获得了各道次芯模转速、旋轮进给速度和减薄率的最优值,即第1~2道次、第3道次、第4道次芯模转速分别为2.5、1.5和2.0 r·s~(-1),各道次的旋轮进给速度推荐取值为0.8 mm·s~(-1),前3道次的减薄率推荐取值为25.7%,第4道次的减薄率为28%。     

小规格高强度热轧H型钢孔型优化

为解决H210 mm×134 mm×6 mm×10 mm规格A572(Gr65)高强度热轧H型钢翼缘端部“龟裂”问题，借助有限元模拟软件，对其成因进行了分析。结果表明，A572(Gr65)钢高温塑性较差，当其粗轧段压下量较大且轧槽深度较浅时，粗轧中间坯腿长不足，后续道次长腿困难，导致第6、第11、第14道次孔型未充满，轧件腿端未被加工，从而出现翼缘端部“龟裂”缺陷。为此，对孔型系统进行了优化，成品翼缘端部“龟裂”缺陷得以消除。     

Ⅰ型扁钢轧制过程数值模拟

本文Ⅰ型扁钢的生产坯料为钢带经卸卷、分条轧制后的窄钢条。采用有限元软件Msc.Marc建立了规格为25mm×5mm×3mm的Q235Ⅰ型扁钢4道次热连轧的弹塑性有限元模型,研究了轧件在轧制过程中的变形情况、等效应力、等效塑性应变的变化规律。结果表明:轧件在立轧道次会出现轻微的狗骨形,平轧道次会出现轻微的单鼓形;轧件横断面的中间部位等效塑性应变较大;轧件边角部等效应力较大,轧制过程中易出现质量缺陷。     

I型扁钢轧制过程数值模拟

本文I型扁钢的生产坯料为钢带经卸卷、分条轧制后的窄钢条。采用有限元软件Msc.Marc建立了规格为25 mm×5 mm×3 mm的Q235 I型扁钢4道次热连轧的弹塑性有限元模型,研究了轧件在轧制过程中的变形情况、等效应力、等效塑性应变的变化规律。结果表明：轧件在立轧道次会出现轻微的狗骨形,平轧道次会出现轻微的单鼓形;轧件横断面的中间部位等效塑性应变较大;轧件边角部等效应力较大,轧制过程中易出现质量缺陷。