热轧轧件下弯机理与影响因素研究

在钢铁企业的热轧生产中,轧件可能会因为某些因素的影响而产生下弯现象,轧件下弯严重时可能会损坏设备造成生产事故。为研究轧件的下弯原因及影响因素,首先建立了轧机的高次非线性弹塑性三维有限元模型,通过该模型模拟分析轧制过程,对异径同转速异步热轧的不对称机理进行了研究,揭示出钢板向下弯曲的原因。然后对异步轧制中机械不对称因素引起的不对称轧制进行了研究,最后提出了改善轧件在轧制过程中向下弯曲的措施,用于生产实际后获得了良好的效果。     

铝合金热轧过程塑性变形分析

根据弹塑性热力耦合大变形有限元理论,获得热轧过程中的数值仿真模型,分析轧制过程中轧件单道次轧制的变形规律以及平均应变率、摩擦因数等参数对轧制变形的影响。计算结果表明,轧件的应变在轧制过程中逐渐增大,并且在轧件表面的应变要大于其中心应变;轧件表面在轧制入口处应变率最大,轧件中心最大应变率发生在接触区约1/3处;轧件表面应变受摩擦因数的影响较大,轧件中心处应变及整体应变率受摩擦因数影响较小。     

工艺参数对多楔轧件接口质量的影响规律

楔横轧多楔成形工艺是生产长轴类零件的先进方法,但生产过程中模具工艺参数对轧件接口质量的影响比较复杂。根据楔横轧多楔模具的工艺特点,建立多楔轧制长轴类零件的三维有限元模型。基于ANSYS/LS-DYNA有限元模拟软件,在不同模具工艺参数下对多楔轧制过程进行了有限元模拟,得到模具工艺参数对轧件接口质量的影响规律。在与模拟工艺参数相同的条件下进行轧制试验,试验结果和模拟结果一致。通过对理论模拟和轧制试验获得结果的分析,得到工艺参数中过渡角对轧件的接口质量影响最大、展宽角对轧件接口质量影响最小的结论。综合考虑各工艺参数的影响,给出保证轧件接口质量良好的过渡角选择范围。研究结果为多楔成形长轴类零件的模具设计提供理论依据和参考。     

Y型三辊连轧过程热力耦合弹塑性有限元分析

借助有限元分析软件Marc,采用大变形热力耦合弹塑性方法,对Y型三辊连轧过程进行了模拟仿真,分析了Y型三辊轧机轧制过程中轧件的变形和轧辊的轧制力、轧制力矩的变化趋势.     

扁钢精轧过程的数值模拟与分析研究

为了建设资源节约型社会,金属轧制技术作为一种少切削或无切削加工的高效、节约的生产手段是值得提倡的。针对轧件精度的提高等问题,以轧制理论为基础,基于有限元软件Deform-3D建立了扁钢轧制件的有限元模型,采用适当的加载和约束条件,对单、双道次轧制成功地进行了仿真模拟,详细分析了厚度、轧辊转速、轧辊直径、温度等因素对轧件精度和功率的影响。并且针对单、双道次轧制仿真进行了模拟,分析了轧件等效应变和等效应力情况。研究结果表明:经过双道次轧制的轧件精度偏差在0.005 4~0.107 2之间,对于提高轧件精度起着至关重要的作用,有效地验证了有限元模型的合理性,分析结果对现场生产有着重要的指导意义。     

薄板轧制力的研究与模拟分析

薄板冷轧过程中,轧制力的计算与研究是关键.本文综合考虑了轧辊弹性变形与轧件的弹塑性变形,采用数值迭代法对轧制力进行了推导分析,并建立了轧制力计算模型,最后运用有限元模拟软件ANSYS对轧制过程进行了模拟分析,从而验证了此计算公式正确性.     

中厚板轧制过程的三维显式动力学有限元分析

运用显式动力学有限元方法对中厚板轧制过程进行模拟计算.通过分析计算结果得出,在稳定轧制阶段,轧件沿截面高度方向应力和应变呈不均匀分布状态.绘制测试节点的速度时程曲线,分析沿轧件应力应变场分布不均的原因.计算出不同轧制压下率下的轧制压力分布曲线,并分析轧制压力的分布特点.分析结果与实验研究的结论相符合,表明显式动力学有限元法的可靠性.     

箔带轧制的三维接触有限元分析

基于对三维多体接触问题有限元混合法基本原理及接触面的定解条件和判定条件的分析 ,本文将箔带轧机辊系及轧件组成的辊带系统视为三维多体接触问题 ,建立了接触有限元分析模型。对某厂四辊铝箔轧机初轧工况进行了数值计算 ,求得了辊缝内轧制压力的真实分布规律 ,充分揭示了箔带轧制过程中非轧制辊面存在压靠的事实。最后 ,针对来料板凸度对轧件板形的影响进行了有限元仿真分析 ,得出了与轧制规程图分析法一致的结论     

冷轧润滑过程中的轧制界面热效应研究

通常对冷轧过程的润滑进行分析时,不考虑热效应。但实际生产和实践中发现,当速度较大或者轧制变形量比较大时界面热效应不可忽略。采用综合考虑冷轧润滑过程中轧件表面热量的产生和传导关系,推导出轧件以及润滑膜的温升计算模型,并通过二辊轧制纯铝板的实验来进行验证和说明。结果表明:冷轧润滑过程中,轧件的温升随着轧制速度和压下率的增大而增大,压下率对轧件温升的影响大于轧制速度的影响;对轧件温升起主要作用的是塑性变形热,在轧制变形区内轧件的温度随着变形的增大而增大,并且在最大变形处附近轧件的温度达到最大;润滑膜的温升主要受到轧件表面温升的影响,润滑膜温度随着轧制压下率的增大而升高,当轧制压下率和轧制速度较小时,润滑膜的温度变化不是很明显。     

U71Mn钢重轨轧制全过程中轧件温度场的有限元模拟

采用抽取中间截面网格拉伸的建模方法,同时根据前后节点的位置对应关系加载温度数据,对U71Mn钢重轨轧制全过程中轧件的温度场进行了三维热力耦合有限元模拟;另外,利用红外线测温仪对不同阶段轧件表层的温度进行在线测量,并与模拟结果进行对比。结果表明:形状不规则的重轨截面使得其横截面在轧制过程中的温度分布十分复杂;随着轧制的进行,轧件表面尤其是圆角处温度下降剧烈,心部温度先升高后下降,最终在轨底和轨头的心部形成两个高温区;温度的测量结果与模拟结果比较吻合,验证了有限元模型的有效性。     

铜合金管材铸轧工艺设计专家系统的开发及应用

针对铸轧工艺设计工作量大、效率低的问题,进行了“铜合金管材铸轧工艺专家系统”软件的开发。该系统将知识推理、神经网络、遗传算法、数值模拟、均匀设计和CAD参数化设计等技术运用到工艺设计和参数优化中,充分发挥各自技术优点,克服了传统专家系统智能程度低、设计方法单一和知识获取困难的缺点。利用该系统,可实现铸轧工艺中水平连铸、三辊行星轧制和游动芯头拉拔三个主要工序的智能化工艺设计,解决了铜管材加工过程中的各种实际问题。     

Wear Peculiarities of the Grooves of a Hot-Rolling Mill for Electric Copper

The wear pattern of working rolls that accompanies the hot graded rolling of electric copper in a combined process of casting and deformation has been studied. The depth of the worn layer over the contour of grooves in the first four rolling passages were measured. The increased wear of the grooves that roll the metal at the highest temperature has been revealed. The areas of wear localization over the contour of grooves have been stated. A conclusion has been drawn on the significant differences in the wear pattern during the rolling of steel and copper. It has been revealed that wear during electric copper rolling happens due to the flame erosion of the surface layers of rolls made from heat-resistant steel, as well as due to the intensive adhesion of copper to them; furthermore, there is hardly any mechanical or abrasive wear. Recommendations on the need to develop a special material for manufacturing rolls just for copper rolling have been made.     

变载荷激励下风电行星齿轮系统动力学特性

为了更准确地分析风电行星齿轮系统的动力学特性,在同时考虑风速变化和发电机电磁转矩变化引起的外部载荷激励,齿轮时变啮合刚度、轴承时变刚度以及行星齿轮啮合相位差等引起的内部激励的条件下,建立了风电行星齿轮系统的动力学模型。在此基础上,采用Runge-Kutta数值积分方法求解了某兆瓦级半直驱风电行星齿轮系统的动态响应,分析了上述激励对系统动态特性的影响规律。结果表明：外部变载荷的激励使系统的响应频率具有明显的低频成分,各构件的扭转振动位移与外部合力矩有相似的变化趋势;行星轮啮合相位差的激励使系统的结构频率成分增多且频率减小,增加了系统共振的可能性;轴承时变刚度使系统的高阶响应频率产生较大波动,增加了系统动态响应的复杂性。
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微张力减径过程热力耦合有限元模拟

根据某厂十机架微张力减径机组轧制工艺,采用大变形弹塑性有限元法建立了管坯连轧三维热力耦合计算模型,并对实际工艺过程进行数值计算,得到了连轧过程中轧件的温度场、应变场和应力场分布规律。基于计算结果,分析了管坯壁厚分布规律、机架力能参数分布。所得结果与现场设定、实测结果吻合良好,表明了该计算模型的有效性。该模型可为现场张力减径工艺过程离线分析提供有力帮助。     

Vibration condition monitoring of planetary gearbox under varying external load

The paper shows that for condition monitoring of planetary gearboxes it is important to identify the external varying load condition. In the paper, systematic consideration has been taken of the influence of many factors on the vibration signals generated by a system in which a planetary gearbox is included. These considerations give the basis for vibration signal interpretation, development of the means of condition monitoring, and for the scenario of the degradation of the planetary gearbox. Real measured vibration signals obtained in the industrial environment are processed. The signals are recorded during normal operation of the diagnosed objects, namely planetary gearboxes, which are a part of the driving system used in a bucket wheel excavator, used in lignite mines. It is found that a planetary gearbox in bad condition is more susceptible to load than a gearbox in good condition. The estimated load time traces obtained by a demodulation process of the vibration acceleration signal for a planetary gearbox in good and bad conditions are given. It has been found that the most important factor of the proper planetary gearbox condition is connected with perturbation of arm rotation, where an arm rotation gives rise to a specific vibration signal whose properties are depicted by a short-time Fourier transform (STFT) and Wigner-Ville distribution presented as a time–frequency map. The paper gives evidence that there are two dominant low-frequency causes that influence vibration signal modulation, i.e. the varying load, which comes from the nature of the bucket wheel digging process, and the arm/carrier rotation. These two causes determine the condition of the planetary gearboxes considered. Typical local faults such as cracking or breakage of a gear tooth, or local faults in rolling element bearings, have not been found in the cases considered. In real practice, local faults of planetary gearboxes have not occurred, but heavy destruction of planetary gearboxes have been noticed, which are caused by a prolonged run of a planetary gearbox at the condition of the arm run perturbation. It may be stated that the paper gives a new approach to the condition monitoring of planetary gearboxes. It has been shown that only a root cause analysis based on factors having an influence on the vibration solves the problem of planetary gearbox condition monitoring.     

Forming characteristics analysis of the cross-section of axially inner grooved copper tube

The simulation of the cross-section forming of axially inner grooved copper tube (AIGCT) is conducted using finite element (FE) software MSC.Marc. The stress–strain distribution, metal flow rule, and contact force are analyzed based on the simulation and experimental results. The results show that gaps in the groove walls are caused not only by the diametric clearance between the inner wall of the copper tube and the mandrel but also the bending deformation of the copper tube. The cross-sectional geometry and surface characteristics of grooves are determined by the multi-tooth mandrel. Smooth transition of the mandrel teeth addendum improves the metal flow and makes contact force vary slightly, which is good for preventing mandrel from failure. Improving the mandrel surface finish can also improve the inner surface quality of AIGCT. The results help to optimize the forming process parameters and improve the forming quality.     

棒线材粗轧过程的模拟及辊径大小对轧制参数的影响分析

借助商业有限元软件MSC.M arc,建立了预测GCr15棒线材粗轧过程的三维弹塑性模型。分析了GCr15棒线材连轧过程中总等效塑性应变变化,等效塑性应变率分布及轧制各道次出口处的表面温度变化等结果。同时,模型被用来调查了辊径变化对粗轧过程轧制参数的影响。表面温度的预测结果与测量结果吻合较好,证明了该模型的有效性。     

四辊行星轧机(KRM)轧制空间关键几何参数的研究

四辊行星轧机(KRM)是继三辊行星轧机(PSW)之后出现的新型行星斜轧机,这是轧管技术的一个新进展,有着很大的发展潜力。文中在三辊行星轧机研究的基础上运用解析法,首次推导出了与四辊行星轧机轧制空间相关的关键几何参数,并给出了四辊行星轧机孔型曲面设计和轧辊间干涉检验的方法,为进一步研究四辊行星轧机轧辊设计理论及工程应用等方面提供了依据。     

无缝钢管张力减径过程的有限元模型开发及应用

为了研究热轧无缝钢管张力减径过程的金属变形,利用组元建模原理,把张力作为相邻机架之间的边界条件,使得张力减径过程分为机架上的轧制变形过程和机架之间的网格再生过程。建立高阶拟合函数来精确描述轧辊孔型曲面,应用摩擦元模型来模拟接触摩擦,并用正割模量法来求解非线性方程组,在上述理论基础上开发张力减径弹塑性有限元模型,利用该模型对某厂张力减径机组进行有限元建模分析。通过与实际轧制结果比较可知,模拟计算与实际轧制的产品断面形状接近,都呈现轻微内六方形状,且壁厚变化规律一致,几何尺寸与实测值吻合良好,表明所开发的钢管张力减径弹塑性有限元模型能够满足工程计算要求,为预测断面形状和终轧尺寸精度提供有效研究手段。     

大棒材芯部疏松缺陷控制与负张力轧制工艺研究

以某厂直径150mm大棒材连轧机组为对象,将大规格连铸坯芯部疏松视为体积可压缩材料,利用刚塑性有限元方法,建立了非均质大棒材轧制过程三维热-力耦合非线性有限元模型,采用数值模拟方法研究了机架间张力对疏松缺陷致密压实的影响规律。结果表明,采用负张力轧制比自由轧制或微张力轧制能更有效地压实芯部疏松缺陷。从各道次孔型充满度和出口断面形状、轧制力能参数等方面探讨了实施负张力轧制工艺的可行性。