特殊钢轧制过程的有限元分析

通过有限元仿真模拟圆坯进入菱－方孔型的前两道次的轧制过程, 研究了坯料在菱－方孔型中的变形规律。模拟仿真结果表明: 在根据传统理论设计的菱?方孔型中, 第1道次菱形孔角度偏小, 使得菱形孔压下量偏小, 宽展较小, 从而在第2道次方形孔中轧出的轧件对角线偏差较大; 而将第1道次菱形孔角度增大后, 压下量增大, 宽展变大, 使第2道次方形孔轧制后的轧件对角线基本一致。基于改进后的孔型系统, 已成功采用圆坯生产出中空钢。     

坯料形状对大棒材开坯轧制变形的影响

为研究圆坯和矩形坯两种坯料形状对大棒材开坯轧制变形的影响,采用有限元分析软件MARC对大棒材开坯轧制进行了模拟。模拟结果表明：在箱型孔中开坯轧制时,轧件芯部附近变形区应力状态都是两拉一压,矩形坯残余应力呈两拉一压应力状态而圆坯是三向拉应力状态;矩形坯比圆坯在箱型孔中的充满度好,等效应变分布均匀;当孔型侧壁起限制宽展作用时,轧件芯部呈现两压一拉应力状态,变形向芯部渗透明显,利于芯部孔隙性缺陷的压实。     

粗轧平箱孔型对圆钢顶锻性能的影响

圆棒生产线粗轧区域孔型系统普遍采用箱型加椭圆圆孔型系统,箱型孔设计选择参数对金属在孔型内流动控制甚为关键,参数不当将导致轧件表面质量缺陷,进而影响最终成品的顶锻性能。通过对圆钢产品顶锻开裂形貌观察与成因分析,结合箱型采用不同设计参数后圆钢产品顶锻性能的对比研究,得出了通过孔型优化设计与改善圆钢产品顶锻性能之间的相关系,从而较好地解决了成品顶锻开裂这一难题。     

初轧机无孔型轧制工艺研究及生产应用

对在初轧机上使用无孔型轧制工艺进行了研究,通过改变轧制规程,可生产任意规格的方、矩形坯,只要轧制规程适宜,可避免脱方,并具有收得率高、可减少轧制时间、可降低轧制力等一系列优点,且对轧件对角线之差的控制比带孔型轧制时更容易。     

孔型设计对角钢轧制稳定性的影响

轧制过程中轧件在孔型中或出孔型后的左右摆动、纵向扭转、侧弯和缠辊等均影响轧件断面和长度方向的几何形状。因此,研究轧制的稳定性有着重要意义。下面就孔型对轧制稳定性的影响进行讨论。1.孔型系统的选择目前,各厂生产角钢使用蝶式孔型系统,一般使用平轧蝶式孔型系统,少数厂仍使用立轧蝶式孔型系统。从轧制稳定性方面考虑,平轧系统具有其优越性。①异形孔全部使用闭口孔型,可较好地控制产品的尺寸及质量。     

孔型对H型钢开坯轧制成形的影响及优化

采用弹塑性有限元方法,依托ABAQUS软件中显式计算的方法,对不同规格H型钢的往复开坯轧制进行仿真分析。应用ALE网格自适应技术解决了多道次的网格畸变问题。引入现场测试的温度数据作为模型的温度边界条件。通过对不同规格H型钢使用相同坯料的轧制过程进行模拟分析发现,孔型对开坯轧制最终成形有较大影响。分析结果表明,当采用展宽孔型轧制大规格型钢时,最终道次稳定段的轧件断面不能充满孔型,造成翼缘内侧缺肉现象;采用箱型孔预轧制小规格型钢时,这一现象则不是很明显。采用实测尺寸对H700×300规格H型钢的断面尺寸进行了对比验证。针对上述缺陷对H700×300规格的H型钢粗轧孔型进行优化,改善了翼缘缺肉现象。研究结果对于制定BD轧制规程具有指导意义。     

万能孔型轧制高精度重轨的研究

阐述了目前市场急需的高质量重轨必须实现高精度轧制,我国现有重轨厂采用二辊孔型轧制难以满足要求。轧制高精度重轨的最好办法是使用万能精轧孔型;研究了万能轧机尺寸、孔型数量和孔型形状对重轨尺寸精度的影响,并在实验室进行了万能孔型轧制高精度重轨实验。     

连铸坯用压力机预定型法提高轧坯收得率

日本住友金属工业股份有限公司和歌山钢厂用压力机预定型法提高了轧坯收得率。众所周知,影响轧坯收得率的主要因素是由鱼尾及折叠所引起的切头损失。住友金属和歌山钢厂在其2号初轧机上安装了1台3000t预定型用压力机和连铸坯转盘及移位机。压力机将连铸坯头尾在轧制前压成最佳形状,以便使鱼尾最小。每种轧坯规格的最佳定型量(ΔW),位置(S)及压模半径(R)在技术研究室里试验确定。图1表示压力机预定型后的连铸坯外形,图2为定型量与切头损耗之间的关系。在本例情况下,ΔW的最佳值为120mm,S的最佳值为240mm,R的最佳值为750mm。用这种压力机预定型法可使轧坯收得率提高1.1％。表1为连铸坯预定型用压力机规格。     

连铸圆管坯中间裂纹对钢管质量的影响

采用连铸圆管坯进行穿孔及轧管的试验结果表明,使用有中间裂纹的连铸圆管坯轧制钢管,钢管会产生条带状内折和鳞片状内折;使用有缺陷的连铸圆管坯穿孔,毛管在调整正常的顶头前会形成"缺陷孔腔",这是使用连铸圆管坯轧制钢管产生内折的一个原因,也是区别于使用锻造和轧制圆管坯轧制钢管的一个特点。     

带肋钢筋孔型设计实践

通过多次技术改造,发现了生产热轧带肋钢筋套用传统的孔型设计参数存在的问题,因而对连铸方坯在箱形孔型、方轧件在平椭圆孔型中宽展系数的选取进行了研究,并介绍了在连铸坯一火成材改造中,通过改进孔型系统改善了咬入状态,使轧制更加稳定。     

钢轨下腭轧疤缺陷形成机理研究

针对河北钢铁集团邯钢公司大型轧钢厂钢轨下腭轧疤缺陷问题,对缺陷形成机理进行了分析。结果表明,形成钢轨下腭轧疤缺陷的主要原因是轧件轨头和轨底部位金属量不均衡,在万能U₁EU₂轧机第1、第2道次轧制过程中轨头部位的延伸大于轨底部位,U₁E轧机第3道次轧出后轧件向轨底一侧偏斜且轨头部位前尖舌头较轨底部位长,咬入U₂轧机时轨头前尖撞击水平辊孔型下腭部位而导致辊面粘钢; 辊面粘结物粘结力较弱时,会形成咬入端非周期性下腭轧疤缺陷;辊面粘结物粘结力较强时,则形成周期性下腭轧疤缺陷。根据现场实际情况,提出了对轨形延伸孔轨底部位设计增加金属量约0.3%、轨形切深孔轨头部位设计减小金属量约0.1%、BD₁轧机帽形孔轧件高度设计减小约2%的治理方案,平衡了轨头、轨底部位的金属变形量,改进了万能U₁EU₂轧机各道次轧件前尖舌头形状,改善了咬入状态,彻底解决了钢轨下腭轧疤缺陷问题。     

两种万能成品孔轧制60kg/m重轨有限元模拟及分析

为提高60kg/m重轨轨头踏面的形状精度和轨高尺寸精度,在半万能轧制法的基础上,提出了全万能成品孔轧制法。用ANSYS/LS-DYNA软件对两种万能成品孔型轧制60kg/m重轨的变形过程进行了有限元模拟。重轨经全万能成品孔轧制时,在X方向的金属流动趋势和等效应力、等效应变的分布更有利于保证轨头踏面的形状精度,并且轧后重轨轨高的波动幅度比半万能轧制时小。从理论上证明了全万能轧制法轧制60kg/m重轨的可行性,为高精度重轨的轧制提供了理论依据。     

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.     

320 mm×410 mm断面重轨钢连铸坯宏观偏析控制关键技术

针对320 mm×410 mm断面生产重轨钢宏观偏析较大的问题,在分析该断面生产重轨钢宏观偏析控制工艺难点的基础上,开展了电磁搅拌电流强度对比试验、重压下压下总量对比试验以及过热度与拉速匹配对比试验,获得了该断面生产重轨钢宏观偏析控制的最佳连铸工艺参数。试验结果表明,结晶器电搅电流强度600 A、2.4 Hz,凝固末端电搅电流强度330 A、7 Hz,重压下总压下量19～22 mm,过热度控制20～35 ℃、拉速控制0.70～0.72 m/min,生产的重轨钢连铸坯中心等轴晶率平均为41.2%,连铸坯中心偏析≤0.5级的比例达到85%,断面碳偏析指数控制在0.95～1.07,连铸坯质量较好,生产的钢轨质量满足标准要求,形成了320 mm×410 mm大方坯连铸重轨钢宏观偏析控制关键技术。     

攀钢2号大方坯连铸机优化设计及改造

攀钢对原有2号方连铸机进行了改造,新增410 mm×320 mm断面,产品以生产百米高速重轨钢为主。通过对结晶器、扇形段、二冷区、二级系统等进行优化设计和设备改造,所生产的铸坯质量基本满足了百米重轨的轧制需求。目前,正在进一步优化生产工艺,以提高最终高速重轨产品质量。     

共轭切深孔轧件变形的计算机模拟及其实际应用

用有限元法对共轭切深孔中轧件的变形进行了计算机模拟,模拟计算结果误差小于１％。根据模拟结果,坯高／成品边高为２的坯料,使用一对共轭切深孔,翻钢后再用一对共轭箱形孔,可轧制出１１＃矿工钢,无需重复试轧。     

国内外连铸生产重轨钢的工艺及特点

通过对大方坯生产重轨钢的钢水要求和连铸生产过程进行综述,分析了重轨钢大方坯连铸机的设计和重轨钢对质量的要求;并针对连铸过程中易出现的质量缺陷、解决办法和连铸关键技术作了系统讨论.     

EFFECT OF REMOVING HYDROGEN FROM HEAVY RAIL STEEL BLOOMS BY STACK COOLING IN PANZHIHUA IRON AND STEEL COMPANY

The determination of dffusible hydrogen in U71Mn heavy rail steel,and hydrogen diffusivityas well as the hydrogen distribution in the cross section of blooms with stack cooling were stu-died.The results showed that,most of the hydrogen in blooms of heavv rail steel is diffusible,the hydrogen diffusivity in U71Mn rail steel blooms at room temperature is(0.85—1.02)×10~(-6)cm~2/s,after stack cooling,the hydrogen content in bloom will decrease greatly which ishelpful to form the flake-free phenomenon in the heavy rail produced by Panzhihua Iron andSteel Company.