H型钢轧制过程的仿真分析

采用热力耦合弹塑性三维有限元方法,对莱钢H型钢生产线HN800 mm×300 mm规格产品的轧制全过程进行仿真.并采用网格重构的方法,重点分析了型钢轧制过程TM机组可逆连轧中轧件的变形行为和温度场分布.研究结果表明:轧件变形主要是翼缘变形,随着翼缘厚度的减小,还会出现金属内翻现象;同时,腹板和翼缘表面温差很大,在空冷200 S后,温差可达160℃左右.因此,分析掌握轧件的变形规律及温度变化情况,可以为生产实践提供理论依据.     

热轧大型H型钢残余应力相关研究

在全轧程热力耦合计算结果的基础上,对大型H型钢冷却后的残余应力场进行仿真分析。得到了沿着长度方向大型H型钢腿腰连接部位及翼缘整体表现为拉应力、腹板为压应力的残余应力场计算结果。H型钢冷却过程中,腹板的残余压应力有可能导致腹板冷却波浪的产生。对使用过程中切割翼缘时残余应力场的转变过程进行仿真分析,得到当切口到达H型钢腿腰连接部位时,切口处拉应力突然增大的结果。切口处应力场的突然变化与腹板开裂直接相关,H型钢腹板的开裂属于脆性断裂。对控制大型H型钢残余应力的方法进行仿真研究,得到了通过翼缘外侧强制冷却改善残余应力分布的结果。     

H型钢热连轧过程的金属变形分析

借助有限元分析软件Abaqus/Explicit建立了中型H型钢连轧过程的有限元模型,通过截面控制技术实现了连轧过程的有限元模拟,着重分析了型钢热连轧过程中轧件金属的流动情况和变形规律.分析表明,由于变形条件不同,H型钢万能轧制腹板与翼缘变形不太一致,并且腹板与翼缘连接处金属变形最为复杂,轧边机轧制时主要对翼缘端部压下,制定规程时应以万能轧制时为主.研究为H型钢的轧制工艺、改进产品质量、合理制定万能压下规程提供了依据和参考.     

降低H型钢残余热应力的三维有限元仿真分析

借助于LS—DYNA仿真软件，在H型钢轧制全程的热力耦合仿真分析结果的基础上，完成了对轧后H型钢翼缘外侧强制冷却及改善终轧H型钢断面温度分布情况下的H型钢残余热应力状态的三维热力耦合仿真分析。针对述及的热轧H型钢产品，根据仿真结果分析得到：采用轧后强制冷降翼缘外侧的方法，可改变H型钢断面残余应力的分布状态，降低H型钢腹板部位的压应力；同时，可改善H型钢终轧断面的温度分布，降低终轧断面温差，使轧后H型钢残余应力得到改善，其中残余拉、压状态的应力值均可降低。     

大规格H型钢腹板冷却浪原因分析及解决措施

腹板冷却浪是大规格H型钢产品一种较难调整的缺陷,其严重影响产品品质和高效生产。以易出现腹板冷却浪缺陷的典型规格H 800 mm×300 mm为例,分析得出缺陷的形成机理是存在残余应力。通过生产试验,针对腹板冷却浪缺陷的主要影响因素,如腹板厚度、腹板与腿部温差、腿腰延伸比,进行了理论分析,并提出了相应改进措施。结果表明,腹板越厚,单位时间内温降后温度越高,因此生产中腹板应按照标准厚度轧制或者正偏差轧制,腿部厚度应尽量轧薄,腰部厚度应尽量轧厚;此外,在TM轧机后安装翼缘冷却装置及在轧机出、入口导卫上部增加挡水板,使轧辊冷却水分流到轧件的两侧,防止落到腹板槽内,加剧其冷却温降,从而减少腹板与翼缘的温差;还有,在轧制过程中保证H型钢腿部延伸较腹板延伸略大,同时保证腹板不受拉,可以平衡一部分轧件热收缩的影响,从而减轻腹板冷却浪的产生。基于上述措施,确保了H800 mm×300 mm等大规格H型钢的质量稳定,为其批量稳定生产提供了保障。     

H型钢腹板冷却波浪的调整

针对H800mm×300mm×14mm×26mm及H700mm×300mm×13mm×24mm等宽腹板窄翼缘大规格H型钢存在的腹板冷却浪问题,通过减少腹板冷却水、控制腹板和翼缘尺寸、减缓腹板在冷床上的冷却速率,腹板冷却浪得到较好控制。     

H型钢万能轧制变形分析

借助有限元分析软件MSC.SuperForm2002对H型钢万能轧制进行了模拟,分析了金属变形特点.分析表明,由于变形条件不同,H型钢万能轧制腹板与翼缘变形不太一致.当腹板的延伸大于翼缘的延伸时,轧件出变形区后出现腹板增厚现象.为使腹板与翼缘延伸一致,避免轧制过程中出现缺陷,翼缘的压下率应大于腹板的压下率.     

H型钢压翼缘矫直的有限元仿真

通过建立H型钢矫直的实体模型和有限元模型,对压翼缘的加载方式进行了研究。在综合考虑各种非线性的情况下,仿真了矫直压下过程,得出了H型钢应力、应变等变化规律,并与传统压腹板矫直进行了比较,研究了压翼缘时矫直辊结构对H型钢的影响。     

H型钢热连轧过程的有限元分析

热轧H型钢连轧过程中轧件塑性变形量较大,有限元分析会引起单元畸变问题.根据实验获取的金属材料Q235在高温下的应力一应变曲线,采用网格畸变控制对连轧过程进行了有限元分析,顺利实现对H型钢连轧过程的模拟,通过对H250×125×6×9规格H型钢连轧过程的分析及结果验证,证实了该分析方法的可行性及有效性,为研究H型钢连轧工艺和预测成品外形提供了一种新思路.     

腹板换热系数对H型钢冷却后变形的影响

针对H型钢易出现上下翼缘内并外扩变形及腹板波浪、裂纹等缺陷的问题,通过H型钢的冷却实验和有限元模拟计算,分析了H型钢冷却后的表面温度场和不均匀变形的规律,研究了上下腹板部位的换热系数对温度场、等效应力场以及变形情况的影响,结果表明冷却后H型钢上下翼缘出现了“内并外扩”现象。运用ABAQUS有限元分析软件建立了二维H型钢冷却模型,通过实验获得了H型钢表面换热系数,并以此作为模拟的边界条件进行有限元模拟分析,得到了H型钢表面温度场;有限元模拟结果同样出现了H型钢上下翼缘“内并外扩”现象,与实验结果相吻合;改变上下腹板部位的换热系数进行有限元模拟,得到了腹板处换热系数对H型钢变形的影响规律,为控制H型钢冷却变形提供了理论基础。