高精度中厚板平面形状预测模型的研究及应用

针对中厚板轧制过程的工艺特点,利用ANSYS/LS-DYNA完全重启动技术建立了三维弹塑性有限元模型。对中厚板轧制过程进行了多工况多道次仿真研究,修正了轧件头、尾平面形状预测模型。根据数值仿真结果和修正模型建立了高精度中厚板平面形状预测模型。依据此模型计算结果设计成形MAS控制方案,经2 800 mm中厚板轧机试验验证...     

中厚板轧制过程中轧制力变化有限元模拟

采用动态显式有限元法对中厚板轧制过程进行了分析.分析了轧制过程稳定阶段接触区中厚板单元数、轧辊单元尺寸以及中厚板初始速度选择对有限元分析计算结果的影响,得出了合理的轧制过程有限元模拟参数,并对某中厚板厂15道次轧制过程轧制力变化规律进行了分析,稳定阶段轧制力计算结果与实测结果非常接近.该结果对中厚板轧制过程模拟具有一定的参考意义.     

几何模型更新法在中厚板平面形状有限元分析中的应用

以LS-DYNA中的几何模型更新方法对中厚板平面形状控制多道次轧制过程进行了有限元分析,在一道次模拟完成之后,对轧制模型进行几何模型更新,调整辊缝值,修改材料属性、边界条件和载荷,建立下一道次轧制模型并进行数值分析.用此模拟计算的中厚板头尾形状变化规律与实测值吻合较好,证明了几何更新方法可有效地用于分析中厚板平面形状的变化规律,为利用单道次轧制模型求解多道次轧制问题提供了新的方法.     

中厚板轧制过程的有限元仿真研究

本文采用了MSC MARC2005有限元分析软件包建立了中厚板轧制的有限元仿真模型,通过接触分析的方法对中厚板的轧制过程进行了三维模拟仿真,并对不同压下量轧件轧后变形及应力分布做了分析,结果表明与实际轧制参数基本一致。     

中厚板减薄过程残余应力的演变行为

 针对中厚板使用过程中的变形行为，研究了中厚板因减薄引起横向残余应力重新分布规律。基于剥层法理论建立了中厚板减薄过程中残余应力分布模型和挠曲变形模型，应用有限元分析法模拟了厚板减薄过程。对比分析了残余应力分布形式和中厚板挠曲变形程度的计算结果和有限元仿真模拟结果，验证了两种分析方法的可行性，并进一步分析了应力分布状态及厚板减薄方式对薄板减薄过程变形的影响。结果表明，两种分析结果都能反映中厚板减薄变形特征，但有限元仿真模拟方法能够随薄板减薄而改变中厚板约束状态，结果更为准确；中厚板内部原始残余应力分布状态及使用过程减薄方式对其减薄过程变形有重要影响，为中厚板的合理生产设计和使用提供理论依据。     

变形抗力模型对中厚板轧制压力预报精度影响的研究

中厚板轧制压力分别采用凸轮试验和热模拟试验两种变形抗力模型进行预报,变形抗力模型对中厚板轧制压力预报精度的影响显得尤为重要。相关分析研究结果表明:在中厚板轧制过程中,凸轮试验变形抗力模型对轧制压力的预报精度较为稳定;热模拟试验变形抗力模型对轧制压力的预报精度波动较大,但在中间轧制道次,热模拟试验变形抗力模型对轧制压力的预报精度高于凸轮试验变形抗力模型。     

基于DEFORM-3D的TC17钛合金棒材三辊螺旋轧制过程模拟及其应用

应用DEFORM-3D有限元分析软件建立了TC17钛合金铸态棒材三辊螺旋轧制模型,对整个轧制过程进行了数值模拟,分析了30mm和50mm压下量棒材的等效应力和应变变化规律,并开展了实验研究。结果表明:仿真模拟钛合金棒材三辊螺旋轧制过程是可行的;控制压下量能够提高棒材的成形质量,轧制过程中棒材的金属流动主要发生在表面。     

中 厚 板 轧 制 过 程 的 数 值 模 拟

 基于LS DYNA仿真软件,采用显式算法和隐式算法相结合的方法,对中厚板轧制过程的热力耦合有限元模拟进行了研究。通过仿真,得到了中厚板的应力场、应变场及温度场的分布。根据分析可知轧件表面温度在轧制过程中有所上升,轧件内部到表面形成明显的温度梯度。轧件头部变形较剧烈,在轧制后外端存在明显的预应力区。模拟结果与实测结果比较一致,表明了该数值仿真方法的可靠性。     

薄带钢轧制过程有限元仿真分析

传统的解析计算方法很难准确地表达薄带钢轧制时板形的变化,运用有限元模型可以分析各种工况对板形的影响。本文介绍了显式动力学基础理论、材料弹塑性特性和双线性各向同性强化模型。验证了有限元分析时质量缩放技术的有效性。通过轧制过程材料特性的分析,阐述了有限元模拟时选择双线性等向强化模型符合实际情况。基于有限元分析软件建立了六辊轧机和十八辊轧机的有限元模型。通过模拟轧制过程,详细分析了六辊轧机轧制时不同工艺参数对薄带钢板形的影响。对比了六辊轧机和十八辊轧机轧制相同屈服强度带钢时板形的差异。在分析的基础上,提出了生产工艺规程的调整策略和设计时应遵循的原则。     

基于有限元方法的中厚板预矫直过程模拟研究

各种中厚板高强度钢的生产和轧后超快冷等技术的应用,对预矫直工艺和设备的发展提出了要求。针对预矫直工艺特点,以7辊预矫直机为研究对象,建立了中厚板预矫直过程的三维有限元模型。通过数值模拟,对比了大变形、小变形、小倾角整体倾斜、大倾角整体倾斜4种矫直方案中钢板的残留挠度和残余应力,并分析了矫直速度对矫直过程的影响。结果表明:预矫直可有效改善轧制板形缺陷,大倾角整体倾斜方案较适合本文研究的中厚板预矫直机。     

Coupling Thermomechanical and Microstructural FE Analysis in Plate Rolling Process

Using three-dimensional rigid-viscoplastic finite element method （FEM）, a coupling multivariable numerical simulation model for steel plate rolling has been established based on the physical metallurgy microstructural evolution rule and experiential equations. The effects of reduction, deformation temperature, and rolling speed on the deformation parameters and microstructure in plate rolling were investigated using the model. After a typical rolling process of steel plate 16Mn is simulated, the strain, temperature, and microstructure distributions are presented, as well as the ferrite grain transformation during the period of cooling. By comparing the calculated ferrite grain sizes with measured ones, the model is validated.     

不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程板形翘曲行为

 针对不锈钢/碳钢复合板在平整轧制过程中极易出现不均匀延伸并导致板形翘曲的行为,建立了不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程的有限元数值模拟模型,对已实现工业化批量生产的不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程的不均匀变形行为及其可能导致的板形翘曲缺陷进行数值模拟研究。在此基础上,对比分析了均质板、非对称不锈钢/碳钢复合板以及对称不锈钢/碳钢/不锈钢复合板平整轧制过程板形的遗传与演变规律,发现仅非对称不锈钢/碳钢复合板在平整轧制过程中极易产生板形翘曲缺陷,同时对比分析了平整和常规轧制对非对称不锈钢/碳钢复合板轧后翘曲缺陷的影响。揭示了不锈钢/碳钢复合板厚向分层特征以及复合板尺寸参数、平整工艺和平整机设备参数等对其板形翘曲缺陷的影响规律,研究表明,对复合板尺寸参数而言,平整过后翘曲高度与厚度比呈正比。对于平整工艺而言,当等张力平整轧制时,平整过后翘曲高度与张力呈正比;当不等张力平整轧制时,前张力的变化对平整过后翘曲缺陷的影响较大;同时平整过后翘曲高度与轧辊和碳钢层表面摩擦因数呈反比。对平整设备参数而言,平整过后翘曲高度与碳钢层表面接触的轧辊辊径、入口侧防皱辊抬起高度以及不锈钢层表面接触轧辊偏向入口侧的距离均呈正比关系。最后,采用轧制试验对数值模拟结果进行了验证,证明了复合板平整轧制模型的准确性。基于上述研究结果,提出了相应的工艺对策,为金属复合板平整轧制过程的板形翘曲控制提供了理论依据。     

中厚板边部折叠模拟实验及机理研究

通过对中厚板边部折叠试样的检测分析,对其产生机理和影响因素进行研究.结果显示,中厚板边部折叠现象是板材横轧宽展过程中侧面材料在轧制中受轧辊作用而翻转到板材表面的结果.折叠缺陷处所观察到的微观组织结构,是轧制前板材表面在高温下形成的氧化铁及脱碳层形成的.建立了轧制有限元数值模型,证实折叠缺陷是在轧制过程中由侧面的折叠翻转所造成的.通过实验室实验,得到铸坯边部质量、轧制制度、宽展道次及轧制压下量对中厚板折叠缺陷的影响.实验结果表明横轧宽展导致折叠缺陷的出现,铸坯边部质量对其没有影响,轧制过程中铸坯侧边的折叠经翻平形成表面折叠缺陷,随着横轧展宽的道次及压下量增加,折叠缺陷距边部距离变大.      

道次间冷却对厚板控制轧制变形行为的影响

 厚规格钢板轧制中低压缩比难以消除连铸坯心部缺陷,容易引起厚规格钢板性能波动。采用数值模拟和试验研究相结合的方法,详细分析了道次间强冷却工艺对厚规格板坯温度变化和轧制变形的影响规律。结果表明,采用道次间强制水冷的方式进行“温控-形变”耦合控制,可以有效提高厚规格钢板心部变形量,改善内部质量。对比分析可知,高温粗轧阶段采用道次间冷却对钢板心部变形影响较大;精轧阶段进行道次间冷却,对钢板心部变形影响相对较小,同时将显著提升道次轧制力。     

中厚板MAS轧制过程的有限元模拟

采用有限元软件ANSYS／LS-DYNA对MAS轧制过程及随后的展宽和精轧过程进行了模拟计算,分析了各变形阶段钢板的形状变化及不同MAS轧制参数对钢板边部形状的影响。结果表明：MAS轧制可以改善轧后钢板边部形状。钢板边部形状的改变不仅与MAS轧制的补偿面积有关,而且与MAS轧制段长度和压下量的比值有关,若MAS轧制参数选取不当,钢板边部会发生“过补偿”现象。根据计算结果选取MAS轧制参数,在中厚板轧机上进行了现场生产试验,效果良好。     

中厚板轧制前温度场的数值模拟

为减少中厚板产品缺陷，降低生产能耗，采用Ansys软件进行了轧制前温度场的数值模拟。考虑材料物理特性随温度变化的情况，并采用瞬态过程的处理方法，使数值模拟模型更适合于实际情况并减少计算量，提高了模拟精确度。结果表明：利用该模型对16Mn钢轧制过程进行数值模拟，其结果与实测数据进行对比，相对误差仅为3．89％。     

中厚板轧制操作实时虚拟训练系统中的可视化仿真

可视化仿真子系统作为中厚板轧制操作实时虚拟训练系统的一个重要组成部分,把一次完整的轧制过程作为仿真对象,在对其进行数学建模的基础上,运用OpenGL图形库技术,通过对生产工况、场景进行模拟和再现,实现了轧制过程的可视化仿真。本文重点讨论了该子系统的设计和实现。本系统已在舞阳钢铁公司轧钢厂应用并取得了较好的效果。     

轧前待温时间对钢板压缩应变分布的影响

借助于LS—DYNA有限元软件，对钢板的待温以及轧制过程进行了热力耦舍模拟。通过计算得到了钢板中心和表面在待温轧制过程中的温度变化曲线，待温时间对轧后钢板中心压缩应变的影响，以及经过不同待温时间后的轧制过程所需的轧制力。结果表明，如果待温时间小于60s，轧后钢板中心的压缩应变随待温时间的延长逐渐减小。     

中厚板控冷过程有限元模拟及在生产中的应用

利用ANSYS大型有限元分析软件对中厚板轧后控冷过程进行了有限元模拟,得到了钢板在水冷条件下的温降曲线及瞬态温度场分布,为制定合理的控冷工艺提供了有力的指导作用.鞍钢厚板厂现场试验结果表明,轧后控冷可以显著提高钢板的强度和韧性.