重轨BD2异形孔型可逆轧制过程的有限元模拟分析

通过翻转和平移轧辊的方法来实现轧件翻钢和侧向推钢过程,并通过给轧件加载一个加速度来实现可逆轧制,在此基础上对60 kg·m-1的U71Mn钢重轨轧制BD2异形孔可逆轧制过程进行了三维热力耦合有限元模拟,分析了轧件在各道次轧件横断面等效应变分布、温度场变化以及轧制力数据。结果表明:轧件的中心存在一个较大的低变形区域,并且随着轧制进行被分隔成两个部分,最终在轨头以及轨底的中心位置形成两个低变形区域,这种变形规律不利于铸坯心部缺陷的修复,轧件内部最高温度出现在轧件心部到表面的中间位置。温度和及轧制力的实测值与模拟值吻合良好,验证了模型的有效性。     

C19400铜板带可逆热轧有限元模型的建立及分析

基于企业生产工艺和三维有限元理论,通过DEFORM-3D平台建立了C19400铜板带可逆热轧有限元模型,并根据企业现场实测C19400铜板带轧制力验证了该模型的准确性。利用该模型模拟了前3道次热轧时C19400铜板带等效应变、等效应力、温度场和轧制力的变化情况。结果表明:计算轧制力与企业现场实测数据较为吻合,其中,3个道次的相关系数R分别为0.970,0.996和0.994,平均相对误差AARE分别为5.8%,3.3%和4.1%;等效应变分布较均匀,最大等效应变位于轧辊与轧件接触的棱边处,3个道次分别为0.568,1.283和2.130;最大等效应力位于轧件棱角处和轧辊与轧件接触的轧制区域,且以此区域为中心,等效应力向四周逐渐减小,最大等效应力为88.1 MPa。     

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。     

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%。     

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.     

重轨断面金属质点流动的有限元分析

以60kg/m重轨为研究对象,采用有限元技术建立了重轨整个轧制过程的模型。选取了U71Mn钢60kg/m重轨断面典型特征点并分析了点在整个轧制过程中的流动规律,为重轨孔型设计中金属分配提供理论依据。     

重轨全万能轧制显式动力学有限元分析

基于ANSYS/LS-DYNA非线性显式有限元软件,以60 kg·m~(-1)重轨为研究对象,采用三维弹塑性热力耦合的有限元方法模拟了重轨在万能轧机组中的变形过程,有效的解决了轧制咬入难、网格畸变最大等难题.分析了典型道次的应力、应变分布和轧制力的变化情况,结果表明:刚咬入时轧件所受的纵向压力和横向压力均为压应力,应变与塑性变形的程度有关,轧制力与速度呈负相关关系.     

大圆钢轧制三维塑性变形有限元模拟

使用ANSYS/LS-DYNA通用有限元分析软件对大圆钢轧制过程进行模拟仿真,得到了采用成品前单圆弧椭圆孔型的大圆钢轧制的等效应力场、等效应变场,分析了轧件横截面的等效应变和等效应力分布情况。成品前孔型改为双圆弧椭圆孔型后重新模拟轧制过程,根据模拟结果比较,得出采用成品前双圆弧椭圆孔型有利于改善成品道次的应力、应变分布。     

攀钢重轨钢初轧坯堆冷的除氢效果

用石腊油法测定了U71Mn重轨钢初轧坯中的可扩散氢和氢在钢中的扩散系数,并通过解剖经过堆垛缓冷的初轧坯,测定氢在断面上的分布结果表明,重轨钢坯中的氢绝大部分均为可扩散氢,室温下氢在U71Mn钢坯中扩散系数为(0.85—1.02)×10~(-6)cm~2/s初轧坯经堆冷后,含氢量大幅度下降,它有助于形成攀钢重轨无白点现象.     

热连轧带钢立-平辊多道次轧制热力耦合三维有限元模拟

对热连轧Q345B窄带钢精轧立-平辊多道次轧制进行了三维热力耦合有限元模拟,分析了轧制过程中轧件温度场、等效应力-应变场及轧件表面特征点流动规律。结果表明,模拟计算的带钢断面中心点温度及平轧各道次稳态轧制压力与实测值吻合良好;宽度方向轧件边、角部与中心温差较大是导致边部金属应变不协调,上翻至带钢边部表面的主要原因;轧件角、边部由于冷缩效应存在一定拉应力,会影响轧件角部缺陷的愈合或扩展;采用立辊侧压调宽对轧件边部减薄和翻平宽展可能造成的边部缺陷有明显的改善作用。表面节点位置变化规律可为现场轧制生产中轧件边部缺陷的溯源分析提供便利。     

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。     

多道次立-平轧制热力耦合有限元分析

结合显式动力学有限元方法、几何模型更新方法、隐式静力有限元方法对立-平辊轧制过程三道次三维热、力场进行了分析。通过模拟计算的结果,分析了各道次轧件在轧制过程中的温度变化及其原因,并给出了轧件等效应变的分布、各方向应力场的分布。研究结果可以用来分析轧制过程中轧件缺陷变形行为,同时为研究多道次轧制过程和复杂断面轧件轧后冷却过程变形行为提供了新的方法。     

5052铝合金板材热轧过程塑性变形及应力分布的三维热力耦合模拟

对5052铝合金板材热轧过程进行了三维热力耦合模拟,综合考虑热轧过程中轧制速度、变形温度、道次压下量和摩擦系数等因素对热轧过程中轧件变形区内塑性变形和应力分布的影响,建立了多参数的热力耦合热轧模型。结果表明,在轧件变形区内,因加工硬化与动态软化的综合作用,其流变应力呈典型的动态再结晶特征。在变形区内轧件表面因金属流动剧烈,其等效塑性应变和应变速率远远大于轧件心部,塑性变形显著。轧制速度是轧件温度场分布最重要的影响因素之一,轧制速度越大,轧件的温升就越高;而温度是影响等效应力大小的主要因素,温度升高和应变速率降低都使得流变应力降低。     

Ⅰ型扁钢轧制工艺优化

应用MSC.Marc软件建立了Ⅰ型扁钢4道次连续轧制过程中的三维有限元模型。以坯料30 mm×6 mm、成品25 mm×5 mm×3 mm的Ⅰ型扁钢热轧过程为例,研究了该轧件在不同轧制温度和轧制速度下的等效应力、等效塑性应变以及轧制压力的变化规律。结果表明,当初轧温度1150℃、终轧速度1.1m/s时轧制压力较低且较平稳,轧件的等效应力、等效塑性应变分布比较均匀,可以有效地改善产品质量。     

三辊斜轧钛合金棒材成形的数值模拟

运用软件Deform-3D数值模拟了钛合金大规格棒材的轧制过程。建立了绝对压下量分别为30、41、50 mm的工艺条件下φ300 mm×2000 mm棒坯三辊斜轧的数值模型,分析了轧制过程中轧件的等效应力、应变的分布及变形规律,并利用点追踪分析了不同压下量轧件横截面上的轧制力、等效应力、应变和损伤的变化规律。模拟结果表明,轧制过程稳定,等效应力、应变分布均匀;轧制力、等效应力-应变和损伤随压下量的变化而变化,心部损伤明显并呈现一定的变化规律。试验验证了模型的合理性和可行性。模拟结果可为后续的工艺参数优化、心部裂纹研究及试验提供参考依据。     

TC18钛合金变形本构关系及其热轧过程有限元仿真的应用

基于热模拟试验,构建TC18合金的Arrhenius型材料本构关系,并将其应用于TC18板坯多道次轧制工艺的有限元仿真,获得各道次轧制过程中的轧件温度场、等效应力-应变场、损伤场等分布情况以及载荷-轧制时间状态,进而为轧件尺寸预测以及轧机规格的选取提供指导。轧件每道次仿真所得尺寸与具体试验所得尺寸比较可知,宽展误差不超过0.7%,长度误差不超过4%。经四道次热轧试验后,在轧件边缘1 mm区域出现了裂纹,与仿真所得损伤场分布一致。上述验证表明仿真结果能够与热轧试验较好吻合。     

楔横轧大断面收缩率一次楔成形轧件心部质量规律及原因

为确定楔横轧大断面收缩率一次楔成形工艺心部质量的加工界限,对大断面收缩率下轧件心部质量规律进行了深入探索。采用实轧实验方法得到轧件心部最大孔洞面积数据;对比常规断面收缩率下轧件心部最大缺陷尺寸数据,得到大断面收缩率一次楔成形轧件的心部质量规律;并利用有限元数值模拟方法对大断面收缩率与常规断面收缩率轧件心部应力、应变进行对比分析,找出规律的原因。所得规律为,大断面收缩率轧制轧件心部质量整体好于常规断面收缩率轧制,另揭示出其原因为,大断面收缩率轧制轧件金属瞬时轴向流动量大,杆部中心剩余金属少,可供缺陷发展的空间也较小;不利于轧件心部质量的应力应变作用的时间较短,与工艺时间相同时刻常规断面收缩率的应力应变最大值相差比例也较小,静水压力在整个轧制过程中有利于轧件心部质量。     

中厚板轧制过程的数值模拟

以L245级管线钢材料的热物性参数(密度、泊松比、杨氏模量、热膨胀系数、热导率和比热)和热模拟压缩实验获得的高温变形时应力—应变曲线等试验数据为基础,在MSC.Marc软件中建立了该钢种材料数据库,并建立了中厚板多道次轧制过程的二维有限元模型。以铸坯厚度为220mm、成品厚度为25.4mm的热轧过程为例,通过对轧件与轧辊接触面间换热系数采用取不同常数值的方法,并依据其生产时所采集的各道次相关工艺参数,对该轧件全道次热轧过程进行了数值模拟,将各道次的轧制力计算值与实测值进行了分析比较,确定了轧件与轧辊间接触面换热系数的最佳值。利用本文模型对厚度为180mm的轧件单道次轧制过程进行了数值模拟,研究了不同变形工艺参数(轧制温度、道次压下率和轧制速度)对变形区等效应变和等效应力的影响。结果表明,在轧机设备能力及生产现场条件允许时,高温粗轧阶段纵轧道次可采用低速大压下率进行轧制成形,使变形较充分地向轧件芯部渗透,从而使钢板获得细小均匀的晶粒组织,有效改善钢板的强韧性能。     

板坯轧制H型钢粗轧异型坯过程的有限元模拟

利用有限元分析软件ANSYS-LSDYNA,对板坯切分法轧制H型钢异型坯进行了有限元模拟。详细介绍了轧制规程、模拟基本参数、有限元模型建立、网格划分。在模拟过程中应用质量放缩、沙漏控制技术,得到了各道次轧件变形结果及轧制力曲线。对轧件的变形和变形区应力、应变场进行深入分析,为轧制大规格H型钢的显式动力学有限元模拟提供了参考。     

不同规格高速线材减定径轧制变形和温度分析

为确定不同规格高速线材减定径轧制轧件变形和温度变化,借助有限元模拟的方法研究了4道次减定径轧制过程。模拟3种产品规格为φ8,φ12,φ16mm的圆钢。研究表明：高速线材减定径轧制产品规格越小,轧件变形程度和温升越大;轧件温升与等效塑性应变有关,轧件断面温度不均主要是由不均匀变形引起的。