三辊连轧管机附加壁厚公差率研究

连轧管机的附加壁厚公差率是控制钢管壁厚精度的重要参数,同时也是某一孔型选择对应芯棒系列的主要依据.文章主要推导了三辊连轧管机附加壁厚公差率的计算公式,并且在孔型图中模拟出减小孔型直径和增加孔型直径后所产生的附加公差值,模拟结果与计算值一致;附加壁厚公差率公式与外方数学模型计算相同的壁厚变化量,计算结果基本接近.     

DP590/DP780高强钢管液压成形的性能

为对生产进行指导,研究了DP590/DP780高强钢焊管在液压成形过程中的变形行为;使用场发射扫描电镜观察管材周向的横截面以确定基体的组织,通过VMHT30M显微硬度计确定管材的焊缝及热影响区的大小,以便研究液压成形破裂行为;采用液压成形试验机对两种管件进行液压成形研究。实验结果表明:管材在胀形过程中的破裂压力比理论计算公式得到的破裂压力大,破裂位置全部位于靠近焊缝及热影响区的母材区域;随着管径的增大和长径比的增大,管材的极限膨胀率呈现下降趋势;在自由胀形过程中,管材的焊缝区域基本上不发生减薄,最小壁厚位于管材的热影响区和基体的过渡区域,并且壁厚的减薄率在胀形最高点所在截面最大,越靠近管材夹持区,壁厚的减薄率越小。最终得到以下结论:管材液压成形实验是准确获得管材力学性能参数的途径;提高焊接质量有助于控制失效破裂位置;合理选择管材的长径比有利于管材性能的充分发挥;通过合理控制各处的减薄有利于降低液压成形件的破裂风险。      

考虑空间位形力作用的微米软颗粒溶液微圆管流动规律

针对微米级软颗粒溶液在微小孔道流动不符合泊肃叶流动规律问题，考虑受固体管壁影响软颗粒形变产生的空间位形力作用，基于Navier-Stokes理论，推导软颗粒溶液在圆管中的流速分布及流量表达式，引入颗粒形变因子以表征空间位形力作用的影响；建立考虑空间位形力作用的圆管流动数学模型.由微尺度流动特征实验，得到软颗粒溶液微圆管流动规律，与泊肃叶流动对比，结果显示当管径小于颗粒直径时，相同压力梯度下考虑空间位形力作用的流速比泊肃叶流动拟合结果更接近于实验数据.通过数值计算分析发现，与泊肃叶流动下的速度分布和平均流量相比，当微圆管尺寸减小时，空间位形力作用随之增大，其更大程度上影响流体在微圆管内的流动规律；当颗粒呈非球形且最小投影面积相同时，偏离球形颗粒程度越大，空间位形力作用越大，因此空间位形力作用在微小孔道流动中不可忽略.      

新型多功能液压翻卷机的设计研究

新型多功能翻卷机具有自行取卷、托盘升降、卡钳对中卡紧、钢卷翻转、辊道输送五种功能.介绍了该设备的结构形式和工作原理,并进行了受力分析与研究,对翻转缸的工作长度、作用力及摆角与翻转角间的函数关系进行了公式推导,并对液压系统进行了分析和阐述.     

VC轧辊过盈装配结构参数对静载凸度的影响

VC轧辊由芯轴和辊套装配而成,在辊套和芯轴之间有一油腔,辊套在芯轴两端过盈装配,能承受轧辊扭矩,并同时能将高压油密封在油腔中.液压胀形轧辊本身的结构参数对于该技术能否成功具有举足轻重的地位.使用有限元法模拟了液压胀形轧辊的过盈装配,讨论了辊套壁厚、过盈量大小以及过盈配合长度等结构参数对VC轧辊静载凸度的影响,为VC轧辊的设计提供参考依据.     

钢液中夹杂物形核热力学的尺寸效应及临界晶核尺寸计算

 基于纳米热力学理论分析了钢液中非金属夹杂物的形核过程,建立了夹杂物形核的纳米热力学计算模型。通过考虑晶核尺寸对钢液-晶核界面能的影响,推导了钢液-晶核界面能与晶核尺寸之间的关系式;进一步分析晶核尺寸对晶核溶解度的影响,获得了考虑晶核尺寸因素的夹杂物形核过程总Gibbs自由能变化关系式;在此基础上,获得了基于纳米热力学的夹杂物临界晶核半径计算公式。以Al2O3夹杂为例,分别采用纳米热力学和经典形核热力学公式计算了临界晶核半径。结果表明：在相同条件下,基于纳米热力学计算得到的临界晶核半径值均大于经典热力学计算得到的临界晶核半径值;对于用铝终脱氧的一般情况,纳米热力学计算得到Al2O3夹杂物的临界晶核半径为1.40~2.72nm,经典热力学计算值为1.02~1.69nm。研究结果目前难以直接采用试验证实,但可从有关纳米体系热力学研究文献结果得到间接验证。     

IF钢热变形铁素体的静态再结晶行为研究

在Gleeb-1500热力模拟试验机上采用双道次压缩法,研究了IF钢高温铁素体区变形后道次间隔时间内的软化行为,分析了温度与间隔时间对其静态软化行为的影响,得出IF钢的铁素体静态再结晶激活能为115kJ/mol,建立了静态再结晶动力学数学模型.     

压力型锚索锚固段荷载传递特征及影响因素研究

为了研究土层压力型锚索锚固段的荷载传递特征及滑脱过程,在理论分析的基础上推导出压力型锚索在外荷载作用下的剪应力和轴力分布规律公式,详细分析了各影响因素对轴向力和剪应力的影响程度。研究结果表明：锚索锚固段的剪应力和轴力分布函数均为幂函数;剪应力和轴力大小及分布范围取决于锚固力,并与锚固体直径、锚固体弹性模量和泊松比、土的压缩模量和泊松比以及锚固体和土间界面的摩擦角有关;预应力锚索锚固段的最大剪应力位置仅与锚固体直径、土体性质、锚固体材料参数和半径有关;锚固体直径的大小对剪应力和轴力均有显著影响;在不同荷载作用下,锚固体界面剪应力的分布形式、范围和峰值位置均相同。现场原位试验结果表明：理论分析结果与工程实践结果吻合性较好。研究结果可为分析土体锚固工程的受力状态及优化设计提供依据。     

不对称轧制时轧辊受力情况及轧制稳定条件的研究

本文通过理论分析和大量实验研究得出:1. 不对称轧制由于一个工作辊直径减小2/3而使轧制压力减小35～55％,大大提高轧制效率.2. 探明各种因素对侧向力的影响规律.小辊偏移角愈大、轧制压下量及轧制速度愈高则侧向力愈大;反向轧制比正向轧制有大得多的侧向力.为了降低侧向力的峰值使之趋于均化,应该适当减少上传动辊的直径或速度.3. 异径单辊传动轧制与双辊传动轧制相反,其正向轧制的侧向力较反向轧制的大得多.因此,单辊传动轧制时小工作辊应在逆轧制方向即轧件入口方向略作偏移.4. 由理论分析推导出一个计算小辊侧向力的简化公式,以及从保证轧制稳定条件出发求出确定小辊合理偏移量的简单公式,并通过实验在一定偏移量范围内得到验证.     

双缓冲腔环形间隙对凿岩机缓冲系统动态特性的影响

分析了液压凿岩机双缓冲系统的结构特点,应用孔口节流理论确定了缓冲活塞的静平衡位置,基于应力波传递原理得到了缓冲活塞的回弹速度,考虑油液的压缩特性推导出一级缓冲腔压力公式,由间隙流量公式得到了二级缓冲腔压力,在此基础上建立了缓冲活塞的运动微分方程.应用Matlab工具对双缓冲系统的动态特性进行了仿真,分析了不同环形间隙下缓冲活塞的运动规律,探讨了环形间隙对一级和二级缓冲腔压力的影响.提出与环形间隙和活塞最大行程的比值相关的间隙行程系数η.仿真结果表明,间隙行程系数与双缓冲系统的特性密切相关,存在最优范围.搭建了实验台,通过实验对缓冲系统的数学模型进行了验证.      

50.8mm×0.89mm钛管材冷加工工艺研究

针对外径与壁厚比值大、壁厚不足 0 .9mm的较大规格钛管材结构特点及冷变形难点 ,重点研究了冷轧加工率、减壁率、滑道曲线参数与管子外径尺寸精度、表面质量、叉头率的关系 ;矫直弯曲量、压扁量、夹角等与管子胀径量、外表面质量直线度的关系。试验结果表明 ,采用恰当的道次变形率、减壁率、平缓的滑道曲线 ,在冷轧后不仅可使管材获得精确的外径尺寸 ,而且可使管子具有优良的表面、好的管形。合理地采用小斜角 (大接触面 )、压扁量前大后小的方法 ,以及单向双弯曲的矫直参数 ,确保管子在较小胀径量下 ,获得了良好的直线度及表面质量 ,产品质量完全达到标准要求     

从历届国际塑性加工会议看材料加工技术的发展

国际塑性加工会议是素有材料加工界"奥林匹克"之称的盛会,至今已开了九届.会议比较集中而迅速地反映了材料加工技术的进步.着重介绍近几届会议所反映出的塑性加工技术的一些新进展,包括以下几方面:通过边凝固边轧制得到约1～3 mm厚的铸轧坯,这可大幅度降低后续轧板的变形量与能耗;新研发的强度超过1 000 MPa的高强钢,延伸率已达60%;管材液压成形技术,已用于汽车构件制造;温锻工艺,可实现中碳钢和合金钢零件的精确成形;板材热冲压技术,可使材料强度提高3倍;多点三明治成形,这是一种离散模具成形,可以用同一套模具生产形状不同但尺寸相近的工件;封闭壳体无模液压胀形,这是一种柔性高且省力的成形技术;全过程、多尺度数值模拟技术,可以得到加工、处理全过程的宏观尺寸与微观组织的信息.     

热连轧生产厚规格X80管线钢的静态再结晶行为及工艺优化

通过双道次压缩实验对首钢迁安公司2160热连轧生产的厚规格X80管线钢形变奥氏体静态再结晶行为进行了研究,依据实验规律对生产工艺进行了改进与优化.通过力学拉伸、冲击及落锤实验,对改进工艺后生产的X80钢的综合性能进行了检测,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对X80钢卷显微组织进行了观察分析.结果表明:变形温度是影响奥氏体静态再结晶行为的主要因素;微合金碳氮化物的析出抑制了再结晶的进行,使软化率曲线出现了平台;利用实验结果回归计算出了X80管线钢的静态再结晶激活能为380kJ·mol-1,并根据文献研究讨论了结果的合理性.通过工艺改进与优化,所生产X80钢卷的显微组织细小均匀,呈现典型的针状铁素体特征;析出相中主要包含复合的(Ti,Nb)(C,N)以及单个的NbC;X80钢卷棒状试样的拉伸性能较相关标准均有较大富余量,尤其在冲击、落锤性能方面表现出了良好的低温韧性.     

合金钢棒材轧制的平均轧辊半径计算模型

 在合金钢棒材生产中,轧制过程中椭圆与圆孔型对棒材成品的尺寸精度及质量缺陷起决定性作用,在计算轧制工艺规程时一般用平均轧辊半径等效代替轧槽轮廓变化的轧辊半径,因此,平均轧辊半径计算模型的可靠程度对轧制工艺(轧制速度、压下量、轧制力等)的合理选取和产品几何尺寸精度的提升具有重要作用。在现有平均轧辊半径模型基础上,考虑不同合金钢种宽展影响,利用孔型轧制表面轮廓预测模型推导得出变形轧件断面形状与轧制临界点的求解公式,提出了用出口轧件断面面积与临界平均宽度来计算等效矩形平均高度的方法,得到了椭圆与圆孔型平均轧辊半径的新计算模型,并进行了轧制试验验证。试验结果表明,与现有模型相比,新计算模型在一定程度上提高了平均轧辊半径的计算精度。同时,基于合金成分影响系数探究了不同合金钢种轧制变形后的临界点分布对应关系。考虑到孔型侧壁直线的存在,对圆孔型轧制接触状态进行了阶段划分,当合金成分系数较小(碳结钢与珠光体-马氏体钢)时,轧制临界点落于圆弧轧槽上,所有计算模型均有效;当合金成分系数超过1.33(奥氏体钢与铁素体钢)时,轧制临界点扩展至侧壁直线上,原有计算模型失效,轧制工艺参数由新计算模型求解。基于新模型的合金钢种轧制临界分布对棒材轧制钢种变换工艺参数的快速制定具有重要指导意义。     

无缝钢管生产

1概述1.1钢管分类钢管具有封闭的环形横断面，比相同横断面积的圆钢和方钢的抗弯能力大、刚性好，因此在流体输送、机械结构、建筑、国防、热工设备、石油地质钻探、化工等许多行业得到广泛应用，被誉为工业的“血管”。钢管的分类方法很多，按横断面形状，可分为圆管和异型管（方管、短形管、六角形管。椭圆管等）；按纵断面形状，可分为等断面管和变断面管（锥形管、阶梯管等）；按材质，可分为碳素钢钢管和合金钢钢管；按钢管外径与壁厚之比（D／S），可分为特厚壁管（D／S＜10）、厚壁管（D／S=10～20）、薄壁管（D／S=20～40）、极…     

宽带钢热连轧精轧机组成套辊形配置技术研究与应用

为了实现热轧宽带钢板形的高精度控制,根据宽带钢热连轧精轧机组上游机架控制凸度与下游机架控制平坦度的特性,在首钢迁钢1580 mm热连轧生产线的精轧机组开发并应用了成套辊形配置技术.在F1机架工作辊采用负凸度辊形,加强带钢轧制过程的对中;在F2到F4机架工作辊应用低轴向力CVC辊形,对带钢进行凸度调控;在F5到F7机架工作辊上采用负凸度辊形,辅以长行程的工作辊周期性窜辊,均匀轧辊磨损,控制带钢的平坦度;在所有机架的支撑辊上采用VCR变接触式辊形,增加机架的横向刚度.采用此辊形配置后,带钢的板形控制精度达95％以上,同时,改善了带钢轧制稳定性,延长了轧制计划长度,实现了一定范围的自由规程轧制.     

平整轧制力模型分析

针对八钢1535单机架平整机的生产工艺特点,以轧件和轧辊接触表面的边界条件为依据,建立了单位压力的平衡微分方程式.考虑平整轧制时轧件的弹性变形,将变形区划分为弹性区和塑性区,根据轧件的变形和表面平衡方程导出轧制压力沿轧件接触弧的分布公式;利用边界条件,确定了轧件与轧辊的接触弧长;通过对各个变形区轧制压力分布的积分,得出计算总轧制压力的公式,从而建立了计算轧制压力的实用模型.并结合现场实际对模型进行验证与分析,从而确立了较为准确的平整机轧制力控制模型,也为机组产品质量精度等级的提高、板形调控及辊形优化提供了坚实可靠的基础.     

700℃超超临界锅炉材料GH4700合金热压缩行为

利用变形温度为1120~1210℃、应变速率为0.1~20 s-1以及变形量为15%~60%的等温热压缩实验研究了GH4700合金的热变形行为.通过对低温和高应变速率条件下的形变热效应进行修正,得到准确的流变曲线,推导出描述峰值应力与温度和应变速率等变形参数的本构方程,并得到GH4700合金热变形表观激活能为322 kJ.组织分析表明,动态再结晶是热变形过程中最主要的软化方式,再结晶形核方式为应变诱发晶界迁移,变形温度升高和应变速率增大均有利于再结晶形核.再结晶发展阶段,随着变形量的增大和变形温度的升高,动态再结晶比例增加,在应变速率-温度坐标中,再结晶比例等值线呈反"C"形式.采用分段函数描述了不同应变速率下GH4700合金动态再结晶晶粒尺寸与变形参数的关系.      

红土镍矿非自由水脱除热分析动力学

在升温速率分别为10、15、20和25℃·min-1的条件下,利用差示扫描量热仪对红土镍矿非自由水脱除过程进行了测试.针对测试数据,分别采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法、胡荣祖-高红旭-张海(Hu GZ)法、Boswell法、Starink法、Friedman-Reich-Levi(Friedman)法等不同的转化率法计算其活化能,利用Malek法计算指前因子(A)以及确定机理函数,最后利用所得的动力学公式推导出等温下反应进度与时间的关系并对不同温度下的能耗进行分析比较.红土镍矿非自由水脱除过程的平均活化能为181.50 k J·mol-1;指前因子ln A为21.95 min-1;机理函数符合Z-L-T方程,即脱除过程为三维扩散控制机制;干燥温度越高所需的平均功率越小.      

圆柱体镦挤复合变形规律研究

针对镦挤复合成形过程中坯料在挤出时普遍存在的挤出高度不足的问题,利用Deform有限元软件模拟圆柱体自由端无约束时的镦挤复合成形过程,对镦挤成形过程的力学参数和变形规律进行分析;分别从理论和模拟两方面入手,研究正挤压和反挤压两种模式下的镦挤复合成形规律,模拟不同材料、不同挤出通道时的变形规律,绘制凸模行程与挤出高度曲线.研究结果表明:镦挤复合成形过程中的正挤压和反挤压具有一致的变形规律,当挤出通道直径为20~25mm、摩擦因数为0.2~0.4时,适当地增大挤出通道直径和摩擦因数,均有利于提高坯料的挤出高度,当摩擦因数为0.35、挤出通道直径为25mm时,坯料挤出高度最大.