基于DEFORM-3D软件的304不锈钢环件热辗轧宏观规律仿真研究

基于DEFORM-3D有限元平台,建立了304不锈钢环件热辗轧的三维有限元模型。对304不锈钢热辗轧过程的宏观规律进行了模拟研究,分析了某规格304不锈钢环件热辗轧工艺过程中金属流动、载荷变化、环件锻透、坯料金属损伤等的变化规律。这些结果能为制定304不锈钢环件热辗轧工艺、提高环件质量和精细化控制提供理论依据。     

成形条件对大型环件径轴向轧制成形影响研究

环件径轴向轧制成形技术是生产大型高品质无缝环件的最佳加工方法。对大型环件径轴向轧制成形工艺进行了深入研究,通过对比分析不同材料和径轴向进给比条件下的环件变形状态,揭示了成形条件对大型环件径轴向轧制成形的影响规律。研究发现:动态再结晶效应好的铝合金环件材料在径轴向轧制成形时比碳钢环件变形更不均匀,成形过程截面质量更差,为了增加环件径轴向轧制的材料变形均匀性,可以适当地降低环件的成形温度,特别是环件表面的温度;对于厚度和高度尺寸相当的环件产品,在其他成形条件相同时,较大的径轴向压下比可以提高环件的变形均匀性。     

大型环件径轴向轧制成形工艺制定研究

大型环件径轴向轧制成形工艺复杂,合理的成形工艺可以提高大型环件径轴向轧制成形的产品质量。本文对大型环件径轴向轧制成形工艺制定进行研究,给出了成形工艺制定流程和方法,其中包括轧制成形环件冷态和热态尺寸的确定、环件毛坯冷态和热态尺寸的确定、环件径轴向轧制成形工艺的确定。本文的研究成果在大型环件径轴向轧制技术的实际生产中获得了成功应用。     

Φ9m超大型环件径轴向轧制成形仿真模拟与实验

目前,国内对Φ5m以上超大型环件轧制技术与装备的研究几乎是空白,该文在自主研制的最大轧制Φ9m的RAM9000大型数控径轴向轧环机上,开展了大型风电设备用Φ9m风塔法兰环件轧制成形工艺模拟与实验研究。基于环件轧制工艺设计理论并结合生产实践经验,设计了Φ9m超大型环件轧制工艺参数;针对超大型环件轧制变形特点,提出了一种新的进给规范。运用ABAQUS有限元模拟软件进行轧制成形仿真模拟分析,并以仿真模拟结果为指导,在RAM9000数控径轴向轧环机上成功轧制成形了Φ9m风塔法兰环件。为推进我国超大型环件轧制技术开发与应用奠定了重要基础。     

大型风电轴承套圈滚道轧制数值模拟与实验

风电轴承是风电装备的关键零件,而套圈作为轴承的核心组件,对轴承服役寿命以及主机运行可靠性至关重要。环件径轴向轧制是制造各种大型无缝轴承套圈、回转支承、法兰环件的先进回转塑性成形工艺。目前,风电装备中应用的各种球轴承,其套圈滚道均是通过切削加工成形,材料浪费多,加工效率低,且滚道金属流线分布差,削弱了套圈的力学性能。文章以典型的大型双滚道风电轴承套圈为对象,开展其滚道轧制成形数值模拟和实验研究。通过环件轧制工艺理论分析,提出了主要工艺参数设计方法;建立套圈径轴向轧制热力耦合有限元模型,通过模拟分析,对轧制进给规程进行优化;根据模拟结果,开展了轧制实验,成功轧制成形出合格的双滚道轴承套圈。该文研究实现了大型风电轴承套圈滚道直接轧制成形,为风电以及其他领域用大型轴承套圈、回转支承环件节能节材的先进制造,提供了有效的工艺理论指导。     

冷轧304DQ超薄精密不锈钢的变形及硬化行为

重点研究了冷轧变形对304DQ奥氏体不锈钢的微观组织及力学性能的影响,利用诚德不锈钢冷轧厂高精度二十辊轧机进行试样轧制,通过扫描电镜及电子显微镜观测不同变形前后的微观结构,并通过测量其力学性能,总结出304DQ在冷轧过程中微观组织变化及其硬化行为,从而为生产不同性能等级的超薄精密不锈钢的生产提供科学的理论依据。研究表明:304DQ在轧制超薄精密带钢过程中,变形应变致使晶粒变形,晶界混乱,位错塞积,贯穿形变孪晶界面,形成新的形变孪晶,导致304DQ具有超强的加工硬化性能;变形抗力和硬度随变形量的增加而增加,塑性指标降低,即冷加工变形量越大,加工硬化越严重,如压下率达60%时,硬度为486 HV、R_(p0.2)=1 260 MPa、R_m=1 480 MPa、δ=10%。     

304L不锈钢结构焊接变形分析

针对304L不锈钢材料进行了平板表面堆焊的试验研究和热弹塑性有限元分析.结果表明,试验和数值模拟结果的一致性验证了计算中所假定的材料高温性能参数的合理性.在此基础上,应用热弹塑性有限元法对304L不锈钢液化天然气独立液舱气室与筒体装焊的实例进行研究,成功地预测了结构的焊接变形,为304L不锈钢大型复杂结构焊接变形的模拟和控制提供了理论依据.     

大型环件径轴向轧制成形的环坯形状效应研究

环件径轴向轧制成形技术是生产大型高品质无缝环件的最佳加工方法。本文通过对比分析不同厚度和高度环坯条件下的环件变形状态,揭示了大型环件径轴向轧制成形的环坯形状效应。研究发现,较小的环件毛坯厚度和高度会改善大型环件径轴向轧制的锻透性,两者都有助于环件直径的增大和环件变形均匀性的提高,同时对于提高成形过程中环件截面的成形质量也有利。     

铝合金锥面筒形环件轧制成形数值模拟与实验研究

铝合金异形截面环件是航天航空和国防装备的重要结构件,铝合金异形截面环件目前多采用自由锻成形或者简化为矩形截面环件后轧制成形,使环件生产周期长、材料利用率低、环件的组织性能差,严重限制了该类环件的应用和发展。针对2A14铝合金锥面筒形环件进行了轧制过程数值模拟和实验研究,提出了形状相似环件毛坯设计方法和锥形环件轧制过程的合理工艺参数范围计算方法,并基于ABAQUS/Explicit平台建立该环件轧制过程的三维热力耦合有限元模型。通过分析毛坯结构对成形环件尺寸误差和变形均匀性的影响,得到了等截面积环件毛坯成形尺寸误差最小的结果。并根据模拟结果进行轧制实验验证,成功轧制出合格的锥面筒形环件。     

大型厚壁深槽环件卧式复合轧制新方法理论与模拟(一)

由于大型厚壁深槽环件特殊的几何特征,需要采用自由锻与切削的工艺,导致能源材料消耗高、效率低、产品性能差。该文提出一种用于成形大型厚壁深槽环件的卧式复合轧制新方法,基于环件卧式复合轧制成形原理,提出了主要成形参数的设计方法;利用ABAQUS有限元软件进行三维热力耦合有限元建模与模拟分析,验证了环件卧式复合轧制技术可行性,揭示了轧制过程中环件几何尺寸、应变、温度以及力能参数分布演变规律。研究成果为深入研究大型厚壁深槽环件卧式复合轧制成形机理和工艺设计方法奠定了重要基础。     

Investigation of rolls size effects on hot ring rolling process by coupled thermo-mechanical 3D-FEA

Hot ring rolling is a significant branch of ring rolling characterized by high nonlinearity, 3D deformation, continuously progressive forming, unsteady-state, asymmetry, etc. with coupled thermo-mechanical behaviors which have significant effects on the deformation behavior, microstructure and mechanical properties of the ring. Changing the sizes of forming rolls including mandrel and driver rolls will considerably affect the roll gap deformation zone which is in close relation to the feed amount of both forming rolls and thus affects forming quality of the ring as well as power parameters. In this study, a reliable coupled thermo-mechanical and 3D rigid-plastic finite-element (FE) model for hot rolling of large rings is established. Then, based on the stable forming condition of the ring rolling process and comprehensive numerical simulations, the size effects of forming rolls on strain and temperature distributions and their uniformity, stress distribution, side spread and power parameters were investigated by 3D coupled thermo-mechanical FE simulation. The results show that there are optimum sizes of mandrel and driver rolls under which the strain and temperature distributions of ring and thus its microstructure are the most uniform where fishtail coefficient and power parameters have reasonable values. The achievements obtained can not only serve as a guide to the design of rolls sizes, optimization and quality control of the hot ring rolling process, but also clarify the plastic deformation and heat transferring of hot rolling of large rectangular-section rings.     

304不锈钢免退火直接冷轧工艺研究

分析了热轧304板卷的金相组织及力学性能,结果表明304热轧板卷可以不退火直接进行冷轧。对304热轧板卷进行了免退火直接冷轧试验,轧后冷板经固溶退火,其晶粒度、力学性能及耐晶间腐蚀性能与退火后再冷轧的产品差别不大,符合生产标准要求。因此,实际生产中可以通过优化生产工艺,实现节能降本。     

核电用TP304不锈钢方管成型方法研究

通过变形力计算、有限元模拟分析、工艺试验等方法,对一种应用在AP1000核反应堆上的TP304不锈钢方管的成型方法进行了研究,开发出一种热挤压荒管在定径定壁后,经第1道次空拔、第2道次衬拉,最终制成方管的成型工艺,并确定了各项工艺参数。研究表明:采用固定模拉拔法生产核电用TP304不锈钢方管是可行的,且成品材质性能均匀一致,尺寸精度高。     

碳钢与304不锈钢焊接残余应力的计算

采用弹塑性有限元法计算了Q235碳钢与304不锈钢的焊接温度场和焊接残余应力,计算结果表明,由于二者物理性能的差异造成了焊接温度场和残余应力分布的不均匀,焊接残余应力的峰值出现在304不锈钢一侧,其值略低于304不锈钢的屈服强度.当焊接热源偏向Q235钢时,焊接残余应力峰值变化较小,但高应力区减小,焊接变形明显减小,当焊接热源偏向304不锈钢时结果相反.当焊接热输入增大时会导致焊后高应力区范围的扩大,残余应力的峰值略有降低.采用红外热像仪测量了焊接过程中焊接接头上表面的温度变化情况,有限元计算的结果与其符合较好.     

冷变形及退火工艺对低温用奥氏体不锈钢组织性能的影响

采用冷轧试验、退火试验、组织观察及力学性能检测等手段,研究了冷变形及退火工艺对低温用304L奥氏体不锈钢组织性能的影响。结果表明,随着冷轧变形量的增加,冷轧态组织晶粒沿着轧制方向被拉长后被破碎,形变带的密度逐渐增加,冷轧态钢板的强度提高,伸长率下降。随着退火温度的升高,再结晶晶粒尺寸逐渐变大,1120℃以后晶粒长大趋势明显提升,退火态钢板的强度降低,伸长率提高。退火时晶粒长大表观激活能随着冷变形量的增加而提高,在低温退火时,随着冷轧变形量的增加,晶粒尺寸逐渐减小,强度提高,伸长率下降,高温退火时趋势正好相反。     

热轧不锈钢板带粗轧机架高速钢轧辊的研制

由于不锈钢热轧板带产线粗轧温度高、压下量大、轧辊咬入角大、辊面受挤压力和摩擦力更大等工况特点,原轧辊材质的应用受到了限制。介绍了热轧不锈钢板带粗轧新型高速钢轧辊的研制情况,主要介绍了其化学成分、热处理工艺、内层材质的设计及其组织性能。该新型高速钢轧辊在国内某1 780 mm不锈钢热轧产线粗轧机组的应用取得了较好效果,毫米轧制量为7 000 t/mm,下机辊表面光洁,表面粗糙度为1.3～1.6 μm。     

304奥氏体不锈钢热变形行为及热加工图

在应变速率为0.1~10 s~(-1)、变形温度为800~1200℃的变形条件下,利用Gleeble-1500热模拟机对304奥氏体不锈钢进行单向热压缩实验,研究其高温下的流变行为。根据实验数据,304奥氏体不锈钢的流变应力随温度和应变速率变化明显,应变速率越大,变形温度越低,流变应力越大。基于Arrhenius模型推导出材料的热变形本构方程,并算得材料的热变形激活能为486.0 k J·mol~(-1)。建立了真应变为0.7时的热加工图,结合微观组织分析表明:变形温度为1025~1200℃、应变速率为0.1~0.8 s~(-1)时,材料功率耗散系数大于26%,变形过程中发生动态再结晶,此范围为304奥氏体不锈钢的最佳工艺参数。     

异构片层结构304不锈钢的制备及其力学性能

采用形变诱导马氏体退火逆转变工艺制备了异构片层结构(HLS)的304奥氏体不锈钢。通过扫描电镜和X射线衍射仪分析了304奥氏体不锈钢的显微组织和物相组成,并采用室温拉伸试验研究了其力学性能。结果表明,通过变形量为34%的热轧、75%的冷轧以及700 ℃退火12 min后,试验钢中的马氏体相逆转变为奥氏体相,部分残留奥氏体发生再结晶,获得了由微米再结晶晶粒与超细晶/纳米晶晶粒以及残留奥氏体晶粒组成的异构片层结构,微米再结晶晶粒和残留奥氏体被超细晶/纳米晶晶粒所包围。异构片层结构304奥氏体不锈钢的屈服强度为940.1 MPa,断裂总延伸率为43.1%,获得了良好的强度-塑性匹配。     

S32205双相不锈钢冷轧退火组织转变及强塑化机理分析

通过设计一种特殊的冷变形退火工艺,实现了S32205双相不锈钢强度和塑性同时提升。通过室温拉伸试验、显微组织观察、背散射电子衍射分析、热力学计算等手段研究了显微组织特征及新组织结构的强塑化机理。结果表明,该工艺处理后S32205双相不锈钢的晶粒尺寸呈双态分布,两相组织混合分布且细晶的新生奥氏体均匀弥散分布在铁素体相中;在细晶强化和两相间变形不协调引发的背应力强化的共同作用下,试验钢强度和塑性相较于传统固溶热处理工艺同时得到了提升。     

模板用冷轧304不锈带钢表面硬度及粗糙度的控制

针对模板用304不锈带钢多依赖进口,急需实现国产化的现状,太原钢铁(集团)有限公司对其进行了研发.该品种需满足一定的表面硬度及表面粗糙度要求.通过理论分析及现场实践,采用加工硬化及细晶强化的措施来提高304不锈带钢的硬度,当采用20％～40％的冷轧变形量,以及800～1 000℃退火温度时,可消除304不锈带钢铁磁性且...