薄壁无缝钢管顶管过程拉凹缺陷研究

为了解决CPE顶管机组轧制薄壁无缝管实际生产中出现的管壁拉凹问题,基于某钢管公司?114 mm CPE顶管机组的装备和工艺条件,借助于有限元分析软件Simufact,对42CrMo4钢管典型规格?111 mm×4.35 mm顶管过程的辊模力、各机架轧件出口壁厚、应力应变及相对滑动速度进行了分析。结果表明,顶管过程中,减壁量较大的机架之间存在张力作用,机架减壁量越大,轧件在辊缝处壁厚减薄量越大;轧件在辊缝处所受到的轴向应力均为拉应力,在靠近轧件头部一段距离内轧件所受到的轴向拉应力较大,发生壁厚拉凹的倾向性增大。机架过大的减壁量和减壁率引起的轧件沿孔型宽度方向的严重不均匀变形、机架间大的张力及芯棒与轧件间过大的速度差引起的芯棒拽入力是顶管过程管壁拉凹缺陷产生的主要原因。     

管材液压胀形的FLSD研究

借助于PAMSTAMP对管材液压胀形(THF)过程进行了数值模拟,预测了基于应力的成形极限图(FLSD).发现并讨论了FLSD与传统成形极限图FLD之间存在的差别,分析了应变硬化指数n和壁厚t值对FLSD的影响.结果表明随着n值的增加,成形极限值越来越高;当壁厚值较小时,成形极限值降低.     

钢管全浮动芯棒连轧过程的三维有限元分析

借助于有限元分析软件MSC.SuperForm对钢管8机架全浮动芯棒连轧过程进行模拟,分析了连轧过程轧件的应力应变分布特点.分析表明,各机架沿孔型宽度方向的压下不均匀导致了轧件在孔型宽度方向(尤其在孔顶和辊缝处)变形的严重不均匀,轧件断面特定点(孔型开口和孔顶)在轴向上应力具有拉-压-拉属性,且规律性很强.此外,研究了芯棒摩擦对连轧过程力能参数、轧制壁厚精度的影响:随芯棒摩擦系数的增大,各机架出口轧件断面横向壁厚不均度增加,同时轧制力、芯棒轴向力明显地增大.因此在实际生产中要尽力改善芯棒的润滑效果,减小其不利影响.     

AutoCAD在有限元模拟连轧管壁厚测量中的应用

用有限元软件MSC.MARC\Superform模拟连轧管的轧制过程时,由于毛管延伸系数大,有限元网格畸变严重,使得在后处理中荒管壁厚测量比较困难。通过DXF文件把MARC中后处理的荒管壁厚数据转换到AutoCAD中进行编辑处理,较好地解决了荒管壁厚的测量,这种方法使壁厚测量值精确且快捷。     

不同孔型参数对薄壁无缝管顶管过程管壁拉凹的影响

针对某钢管公司Φ114 mm CPE顶管机组薄壁无缝管顶管过程中出现的管壁拉凹缺陷,借助于有限元分析软件Simufact,对典型规格Φ111 mm×4. 35 mm的42CrMo4钢管顶管过程进行三维弹塑性有限元模拟,分析了不同孔型参数对顶管过程的模辊力、各机架出口轧件壁厚及应力应变的影响。结果表明:顶管过程中,减壁量较大的机架之间存在张力作用;不同孔型系列,机架减壁量(减壁率)越大,机架间张力、轧件在辊缝处产生的附加变形、壁厚拉薄量和所受的轴向拉应力越大,管壁发生拉凹的倾向性增大。因此,在设计孔型时,要合理分配各机架的减壁量(减壁率),使单个机架的减壁量(减壁率)不宜太大。通过现场生产探伤数据对模拟结果的正确性进行了验证。     

有限元数值模拟方法在连轧管孔型设计中的应用

介绍了有限元法在连轧管孔型设计中的应用,分析了全浮芯棒连轧时金属流动特性,讨论了轧辊工作直径的确定方法.针对难轧钢种的钢管连轧,以减轻钢管内表裂纹缺陷为目标,借助于有限元数值模拟对连轧孔型进行了优化设计.试轧结果表明,新设计的孔型使T91钢管的内表缺陷大幅下降,经高压锅炉管精整线超声波探伤检验,合格率(绝对值)提高36.77%,对难轧钢种具有很强的适应性.     

二辊斜轧延伸9Cr-1Mo钢厚壁管内表裂纹形成倾向性模拟研究

借助于商用有限元软件MSC.SuperForm,对φ485 mm×73 mm大口径厚壁9Cr-1Mo钢管二辊斜轧延伸过程进行了3D热力耦合模拟;采用Oyane韧性断裂准则分析了轧件损伤场及钢管内表裂纹的倾向性,发现钢管内表邻近芯棒接触区存在破裂高危带。研究了轧辊入口锥角对轧件损伤场的影响,结果表明,轧辊入口锥角由3.0°增至5.0°时,轧件最大损伤特征由0.520 7降至0.3544,发生内表裂纹的倾向性降低。     

全浮动芯棒连轧管机孔型对钢种适应性的模拟研究

应用MSC.SuperForm有限元仿真软件,基于现场生产工艺,模拟了Φ140 mm全浮动芯棒连轧管机Φ195 mm孔型的钢管连轧过程,研究了连轧过程中C22和超级13Cr两种钢的金属流动、轧制力等规律性.结果表明：与C22相比较,超级13Cr更易产生宽展,金属横向流动倾向性更大,所以在高合金管轧制用孔型设计时,需特别注意金属过充倾向;超级13Cr的轧制力较C22增大60％以上,机架、轧辊的弹性变形量更大,在轧辊辊缝预调时,应加大超级13Cr的预压靠量,在孔型设计时,也需考虑其弹性变形量,以补偿高合金钢轧制时大轧制力引起的机架、轧辊的弹性变形量的影响.     

芯棒对连轧管轧制过程影响的三维有限元分析

用非线性有限元分析软件MSC.Marc/Superform对连轧管芯棒速度及其摩擦系数对轧制过程的影响进行了三维弹塑性热力耦合模拟仿真,得到了芯棒速度及其摩擦系数对轧制过程力能参数及变形参数间的影响规律.     

二辊斜轧延伸大口径P92厚壁管分层缺陷倾向性研究

为研究不同轧辊转速、送进角、轧辊人口锥角等工艺参数对大VI径厚壁P92钢管二辊斜轧延伸过程分层缺陷形成倾向性的影响,借助于商用有限元软件MSC．SuperForm,对不同工艺条件下大口径厚壁P92钢管二辊斜轧延伸过程进行了三维热力耦合模拟;采用Oyane韧性断裂准则分析了轧件损伤场及钢管分层缺陷的倾向性。研究结果表明：钢管内表邻近顶头接触区存在破裂高危带,轧件最大损伤特征值随轧辊转速的降低、送进角和轧辊入口锥角的增大而减小,发生分层缺陷的倾向性降低。此研究为揭示钢管分层缺陷形成机制,确定缺陷发生的敏感工况,制定防止或减轻分层缺陷的有效措施提供科学依据。