三辊行星轧制中轧辊轧件接触区分布的计算改进

三辊行星轧制中,轧辊轧件接触区的分布是轧制力能参数的计算基础。在轧制过程中轧件的轴向延伸变形不可避免,这将直接影响到轧辊轧件接触区的分布。在已有的研究基础上,考虑到轧制过程中轧件轴向延伸变形的影响,运用理论分析得出了接触区的分布函数。给定轧制工艺参数,利用数值计算得到了轧辊轧件接触区分布的具体情况,结果显示,受到轧件轴向延伸的影响,轧辊轧件接触区变得更为狭窄。该结果不仅相比于已有的研究更加符合三辊行星轧制中的轧辊轧件实际的接触情况,还表明接触区的分布不仅只受到轧制常数、倾斜角、偏转角、轧辊转速和轧件进给速度的影响,同时还受到轧件的原始尺寸的影响。     

四工作辊轧机轧制304不锈钢板件截面塑性变形分析

针对四工作辊轧机轧制304不锈钢板件存在变形量大、尺寸不稳定的问题,利用Solidworks软件建立四工作辊轧制系统有限元模型,采用Deform软件对304不锈钢板件在不同轧辊直径、轧辊转速和轧辊压下量下进行轧制仿真,分析其对轧件截面高度和等效应力分布的影响,根据轧制仿真分析结果设计制造了四工作辊轧机,并对不同压下量下仿真和生产的轧件截面高度进行对比分析。结果表明,轧件截面塑性变形可分为相互作用I区、过渡II区和变形III区,等效应力、等效应变和截面高度在I区最大,在III区最小且变化平稳,II区值位于两者之间并呈U型分布。     

H型钢开坯轧制变形分析

借助有限元分析软件MSC SuperForm2 0 0 2对H型钢开坯轧制进行了模拟。分析了金属变形特点和轧件充满情况。研究表明 ,箱形孔中轧件腹板的变形与宽展较小 ;异形孔中轧件腹板与翼缘的变形很不一致 ,腹板出变形区后厚度会反弹增加 ;异形孔中轧件不能很好地充满孔型 ,轧制力也较大     

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。     

楔横轧应变分布的光塑性实验研究

以聚碳酸酯作为模型材料,采用三维光塑性实验方法对楔横轧金属变形工步进行了模拟研究。对典型截面切片的等差线和等倾线条纹进行了观测分析,采用牛顿迭代法求解了楔横轧制件内部的三维应变分布。计算结果说明,楔横轧变形区属于复杂的三维变形,轧件的变形是不均匀的,表层变形大,心部变形小,变形的不均匀将导致轧件内部产生附加应力。实验结果表明,利用三维光塑性方法对楔横轧成形进行实验模拟是成功的,为研究金属塑性成形工艺提供了一种有效的实验手段。     

双金属复合带材轧制过程有限元模拟

采用刚塑性有限元法,以实验结果为依据,以大型有限元软件ANSYS为分析工具,对双金属复合带材轧制过程进行计算机数值模拟,分析了双金属复合带材同步或异步轧制过程中,轧辊和轧件的应力,应变分布和轧件的塑性流动变形情况以及轧制力和力矩,以动画的方式模拟轧制过程,给出了一种预测轧制结构,减少实验时间和费用的有效方法。     

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。     

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。     

冷轧带钢平整机高精度高速度轧制力模型开发

与普通冷轧相比,平整轧制压下量很小,轧件的弹性变形和工作辊的弹性压扁对轧制压力分布有较大影响,通常的圆弧形轧辊轮廓假设不再合理。文章推导了分段二次曲线分布压力作用下轧辊弹性压扁量的计算模型,考虑轧制速度对变形抗力的影响,采用卡尔曼理论计算轧件的弹塑性变形,研究开发了冷轧带钢平整机轧制压力模型。轧制力计算值与实测值吻合精度高,计算速度快,表明,本模型可以用作平整轧机的轧制力设定模型。     

轧制过程中H型钢轧制压力的变化情况分析

H型钢的轧制压力分布是研究人员非常关心的问题。本文采用显式动力学有限元分析的方法 ,模拟了不同变形参数条件下H型钢在万能轧机中的变形过程 ,得出了影响H型钢轧制压力变化趋势的主要因素 ,并对其产生原因进行了分析。计算结果显示 :轧件腿宽、温度、内宽和腿腰延伸比 ,对轧件腰部轧制压力的变化趋势有比较明显的影响。轧件的腿宽和初始厚度 ,对轧件腿部外侧轧制压力的变化趋势有较明显的影响     

CSP热轧工作辊传热系数的确定

针对轧制过程中工作辊传热系数与温度场分布关系问题,通过对国内某钢厂CSP生产线CVC工作辊温度的实测,建立了基于BP网络预报的工作辊传热系数优化模型,结合PSO算法对模型中的传热系数进行寻优。结果表明,该方法实用可靠,可用于现场工作辊换热系数的确定,并解决与此相类似的高度非线性问题。     

HEAT TRANSFER ANALYSIS DURING ROLLING OF THIN SLAB IN CSP

A mathematical model has been built to numerically predict the thermal history of thin slab during CSP （compact strip process） rolling. To estimate the temperature distribution in the slab mare accurately, the mathematical model combines heat transfer in the slab, in the roll, and at the roll-slab interface during bite. The numerical results agree with on-site running data, which proves the reliabili~, of the mathematical model. The results show that roll chilling has a significant effect on the temperature distribution in the slab.     

镁合金温控轧辊的温度场研究

镁合金板材轧制对工作辊的温度有特殊控制要求,本文采用导热油循环流动传热的方式对轧辊进行温度控制,基于有限差分法建立了轧辊、导热油传热过程的差分模型,利用FLUENT建立了导热油加热轧辊的流固耦合传热模型,并辅以相应的实验验证,给出了其传热过程中轧辊的温升曲线、辊身表面及横截面温度分布。结果表明：在不同的加热条件下,其表面温度分布呈现操作侧温度高、驱动侧温度低的特点,两端的温差范围在5-12℃,且流体温度与速度对其影响较小;轧辊内壁与外壁的最大温差6℃,可近似认为径向温度分布均匀;随着加热时间的增加,轧辊表面温度均呈速率减小的趋势上升,流体温度升高及速度增大时,轧辊温升变快;轧辊停止加热后,其表面温度不会立即下降且持续增长一段时间,这段时间约为5-8分钟,流体的温度和速度对延长的时间影响较小;轧辊表面平均温度的计算值与实验值吻合较好,最大相对误差为8.3%,表明该模型可正确预测轧辊表面的平均温度,作为镁合金板材轧制模型的一部分,利于轧制过程中轧辊的“等温”控制,实现“镁合金板材的等温轧制”控制。     

板带热轧工作辊热凸度模拟软件的研究

根据热轧带钢工作辊在工作中的实际传热情况, 将工作辊对称地分为轧制区、非轧制区、辊肩、辊端和辊颈5个部分, 充分考虑热轧工作辊的实际环境对轧辊温度场和热变形的影响, 来确定轧辊的热边界条件; 再利用有限差分法建立工作辊温度场及热变形的数学模型, 并利用VC++平台进行模拟研究, 建立适合在线计算的快速模拟软件; 最后分析了轧辊直径和压下率对轧辊热凸度的影响。     

A Theoretical and Experimental Study of Heat Line Formation in a Roll Caster

The authors show that a steady state two-dimensional finite difference model has been developed to describe the roll casting process, incorporating a variable heat transfer coefficient through the roll bite. The model explains the formation of the speed limiting defects called ‘heat lines’ in terms of this variable strip/roll heat transfer coefficient. The results of subsequent casting speed trials are compared with the predictions made by the numerical model. Approximate values of the heat-transfer coefficients through the roll bite in the various regions proposed for the roll caster model have been determined by matching predicted strip exit temperatures to experimental measurements for various casting speeds. Further evidence for the values of the alloy/mould heat transfer coefficients were obtained from cooling curves. The model has been used to investigate the effect of varying various casting parameters on the strip exit temperature and the critical casting speed above which heat lines form.     

模拟轧制过程的镁合金带材动态接触传热机理

改进接触传热测量装置，利用有限元模拟镁合金轧制过程辊缝界面的瞬态换热特性，以准确分析温度、压力和粗糙度对接触传热系数的耦合影响。结果表明，接触传热存在2个明显的临界阈值。当温度在150℃以下且界面压力低于22.1 MPa时，存在良好的线性规律。当超过第一阈值后，接触传热明显增强，呈现显著的非线性特征。另外，当界面压力超过50 MPa（第二阈值）且温度超过300℃时，接触传热很快趋于稳定。显然，此时的第二阈值与镁合金带材表面摩擦峰的弹塑性变形直接相关，通过增加微接触面积和摩擦峰的交互扩散，从而形成高压接触传热。基于这一现象的规律特征，有助于精确控制辊缝的接触界面温度，便于设计合适的轧制参数或优化轧制工艺。     

连铸大方坯凝固传热过程的数值模拟

基于凝固传热学基本理论，建立了大方坯凝固传热数学模型。该模型根据糊状区溶质传输和反扩散理论，基于变热物性参数，采用钢中多组元成分的百分含量计算液、固相线温度。以实际铸坯为对象，以二冷区铸坯表面实际水流密度分布和辊子接触传热为边界条件，充分考虑二冷区的四种不同的换热状况，研究连铸大方坯三维温度场。计算结果与实测温度吻合。     

连铸大方坯凝固传热过程的数值模拟

基于凝固传热学基本理论,建立了大方坯凝固传热数学模型。该模型根据糊状区溶质传输和反扩散理论,基于变热物性参数,采用钢中多组元成分的百分含量计算液、固相线温度。以实际铸坯为对象,以二冷区铸坯表面实际水流密度分布和辊子接触传热为边界条件,充分考虑二冷区的四种不同的换热状况,研究连铸大方坯三维温度场。计算结果与实测温度吻合。     

TIG焊接熔透熔池的数学模型

根据流体力学理论和变分法原理，推导出了熔透情况下ＴＩＧ焊接熔池上表面和下表面变形的方程，建立了ＴＩＧ焊接熔透熔池流场与热场的数值分析模型，采用非正交贴体曲线坐标系成功地处理了熔池表面的曲面边界，将熔透情况下熔池上下表面变形的计算，与熔池流场与热场的计算相结合，不仅较好地计算出熔池的流场与热场，同时求得了焊接熔池的上下表面变形。焊接工艺试验表明，根据该模型计算的焊缝成形与试验测试结果吻合程度良好。     

宽厚板支承辊差温热处理工艺研究与生产实践

在宽厚板支承辊差温热处理加热过程中进行了实际测温及数值模拟,得到辊身不同深度处的温度场分布,确定了支承辊表面与差温炉之间的换热边界条件,制定了宽厚板支承辊生产件的差温热处理工艺。生产实践表明,采用差温热处理的厚板支承辊,硬度均匀性较高△HSD≤4,表面金相组织为性能优良的回火马氏体。