U71Mn重轨BD1可逆轧制过程的有限元分析

利用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件对60 kg/m U71Mn重轨生产从铸坯出炉—高压水除鳞—BD1开坯直至BD2入口整个过程进行数值模拟。采用平/立交替代替道次翻钢的方式,保证了BD1可逆轧机数据的精确传递。分析了轧件在各道次变形区及轧后稳定断面处等效应力、等效应变的分布情况,得到了U71Mn重轨钢表面温降曲线及轧制压力曲线。结果表明:轧件表层与心部的应力、应变分布存在差异;稳定截面处第5道次侧面应力最大72.1MPa,且断面应变比较均匀;温度和轧制力计算结果与实测值吻合良好。     

热连轧带钢立-平辊多道次轧制热力耦合三维有限元模拟

对热连轧Q345B窄带钢精轧立-平辊多道次轧制进行了三维热力耦合有限元模拟,分析了轧制过程中轧件温度场、等效应力-应变场及轧件表面特征点流动规律。结果表明,模拟计算的带钢断面中心点温度及平轧各道次稳态轧制压力与实测值吻合良好;宽度方向轧件边、角部与中心温差较大是导致边部金属应变不协调,上翻至带钢边部表面的主要原因;轧件角、边部由于冷缩效应存在一定拉应力,会影响轧件角部缺陷的愈合或扩展;采用立辊侧压调宽对轧件边部减薄和翻平宽展可能造成的边部缺陷有明显的改善作用。表面节点位置变化规律可为现场轧制生产中轧件边部缺陷的溯源分析提供便利。     

锡箔粗轧1道次轧件疲劳损伤的数值模拟

基于塑性成形CAE技术,模拟研究了锡热轧过程中的疲劳损伤变化,分析了其粗轧第1道次轧制中疲劳损伤因子的分布。采用有限元分析软件DEFORM-3D对锡箔轧制进行了模拟,通过正交试验得到了最优方案。结果表明,锡粗轧第1道次轧制的疲劳损伤主要累积在轧件边部;压下量和轧制速度是影响疲劳损伤的主要因素;疲劳损伤因子随着压下量和轧制速度的增加而增大。锡箔粗轧第1道次的优化工艺参数:压下量为3.5mm,轧辊温度为60℃,轧件温度为100℃,轧制速度为60m/min。疲劳损伤随着轧制的进行逐渐增大,在进入轧机后0.06s达到最大值,此后不再发生变化。     

椭圆孔入口轧件高度对ER70S-6焊丝钢粗轧褶皱的影响

针对ER70S-6焊丝钢在粗轧后出现的褶皱缺陷,利用有限元模拟与实验相结合的方法,研究了第三道次椭圆孔入口轧件的高度对该道次应力应变及金属流动规律的影响,并进行了实验验证。结果表明:第3架轧机轧件入口高度减小2 mm时,粗轧后褶皱平均深度由126.46μm减小为83.47μm。     

楔横轧二次楔轧制内部孔腔产生原因分析

针对楔横轧二次楔轧制比单次楔轧制更容易产生内部缺陷的事实,通过在H630轧机上实验轧制进行了验证。并利用有限元法比较二次轧制与一次轧制的轧件的应力特点,分析楔横轧轧件的内部应力应变场及其历史演变过程。解释了楔横轧二次楔轧制容易产生内部孔腔缺陷原因是相对于单次楔轧制二次轧制受的横向拉应力、最大剪应力和最大剪应变值较大,交变次数较大;轧件在二次楔轧制时的塑性降低,应力和应变增大。     

中厚板轧制过程的数值模拟

以L245级管线钢材料的热物性参数(密度、泊松比、杨氏模量、热膨胀系数、热导率和比热)和热模拟压缩实验获得的高温变形时应力—应变曲线等试验数据为基础,在MSC.Marc软件中建立了该钢种材料数据库,并建立了中厚板多道次轧制过程的二维有限元模型。以铸坯厚度为220mm、成品厚度为25.4mm的热轧过程为例,通过对轧件与轧辊接触面间换热系数采用取不同常数值的方法,并依据其生产时所采集的各道次相关工艺参数,对该轧件全道次热轧过程进行了数值模拟,将各道次的轧制力计算值与实测值进行了分析比较,确定了轧件与轧辊间接触面换热系数的最佳值。利用本文模型对厚度为180mm的轧件单道次轧制过程进行了数值模拟,研究了不同变形工艺参数(轧制温度、道次压下率和轧制速度)对变形区等效应变和等效应力的影响。结果表明,在轧机设备能力及生产现场条件允许时,高温粗轧阶段纵轧道次可采用低速大压下率进行轧制成形,使变形较充分地向轧件芯部渗透,从而使钢板获得细小均匀的晶粒组织,有效改善钢板的强韧性能。     

GH4169异型材单轧槽轧制工艺

采用轧制工艺生产GH4169合金异型材,结合实验条件,基于有限元模拟软件建立了单轧槽少道次轧制过程的三维刚塑性有限元模型。采用异型坯作为坯料,分析了轧制过程中孔型充满度、变形温度、等效应变和等效应力的分布情况。模拟结果表明,采用Φ160 mm×200 mm轧机时,初轧温度为1070℃,断面收缩率为45%,单轧槽两道次轧制成形,孔型充满度良好,等效应变约为0.3~1.4。结合模拟结果,在轧机上进行了热轧实验,轧件厚度满足尺寸要求,宽度比成品小2 mm,没有发生晶粒细化。这主要是由于多火次、多次数轧制,使得加热引起的晶粒长大程度大于小变形量引起的晶粒细化程度,使得晶粒未细化,宽度不够。     

I型扁钢轧制过程数值模拟

本文I型扁钢的生产坯料为钢带经卸卷、分条轧制后的窄钢条。采用有限元软件Msc.Marc建立了规格为25 mm×5 mm×3 mm的Q235 I型扁钢4道次热连轧的弹塑性有限元模型,研究了轧件在轧制过程中的变形情况、等效应力、等效塑性应变的变化规律。结果表明：轧件在立轧道次会出现轻微的狗骨形,平轧道次会出现轻微的单鼓形;轧件横断面的中间部位等效塑性应变较大;轧件边角部等效应力较大,轧制过程中易出现质量缺陷。     

铌微合金化高碳钢四机架精轧的数值模拟

针对Nb微合金化高碳钢,建立了材料的本构关系数据库,并根据现场情况计算了热边界条件。采用热力耦合的弹塑性有限元法模拟高速线材精轧区四机架精轧过程,分析了轧制过程各道次轧件的轧制力和应力应变场、温度场的变化情况及影响因素。对于轧件温度,计算值与实测值吻合得较好。模拟结果对优化轧制工艺有参考价值。     

Ⅰ型扁钢轧制过程数值模拟

本文Ⅰ型扁钢的生产坯料为钢带经卸卷、分条轧制后的窄钢条。采用有限元软件Msc.Marc建立了规格为25mm×5mm×3mm的Q235Ⅰ型扁钢4道次热连轧的弹塑性有限元模型,研究了轧件在轧制过程中的变形情况、等效应力、等效塑性应变的变化规律。结果表明:轧件在立轧道次会出现轻微的狗骨形,平轧道次会出现轻微的单鼓形;轧件横断面的中间部位等效塑性应变较大;轧件边角部等效应力较大,轧制过程中易出现质量缺陷。     

热轧带钢酸洗山水纹缺陷的形成机理

分析了热轧带钢酸洗山水纹缺陷的形成机理,即粗轧时板坯表面新生成的或者残留的氧化铁皮在辊缝中开裂,在轧制力作用下,硬度比氧化铁皮低的基体金属被挤压入裂缝形成粗轧条纹。现场调查显示,精轧除鳞后粗轧条纹上残留大量黑色Fe3O4,这些残留的氧化铁皮颗粒在精轧时被压入带钢基体并与带钢同步纵向延展,导致酸洗后带钢表面相应区域与周边正常区域出现轻微的粗糙度差异和明显的色差,形成山水纹色差缺陷。     

大圆钢轧制三维塑性变形有限元模拟

使用ANSYS/LS-DYNA通用有限元分析软件对大圆钢轧制过程进行模拟仿真,得到了采用成品前单圆弧椭圆孔型的大圆钢轧制的等效应力场、等效应变场,分析了轧件横截面的等效应变和等效应力分布情况。成品前孔型改为双圆弧椭圆孔型后重新模拟轧制过程,根据模拟结果比较,得出采用成品前双圆弧椭圆孔型有利于改善成品道次的应力、应变分布。     

超声滚压加工对X80管线钢焊接残余应力的影响

建立超声表面滚压加工（ultrasonic surface rolling process,USRP）的三维有限元模型,开发了模拟焊接的移动双椭球热源子程序,利用有限元软件ABAQUS模拟了X80管线钢焊缝不同方向的焊接残余应力,在此基础上叠加USRP的超声振动与静载荷的综合作用,模拟了表面塑形变形、应力和应变,耦合后分析了USRP前后残余应力的变化规律.结果表明,经过USRP处理,X80管线钢表面焊缝区由三向残余拉应力变为三向残余压应力,随着USRP次数的增加,残余压应力数值不断增大,残余应力σ_x,σ_y,σ_z变化规律基本相同.     

孔型设计对棒材表面褶皱缺陷的影响及其优化

棒材表面褶皱缺陷是常见的产品缺陷之一,对河钢集团邯钢公司生产的棒材表面褶皱缺陷宏观形貌、金相组织进行了分析,结合轧钢生产,着重分析了孔型设计对产生褶皱缺陷的影响,并提出了粗轧孔型优化设计措施,有效地改善了棒材表面质量.     

双层不锈钢管三辊斜轧数值模拟与参数优化

设计了一种核电站一回路主管道用双层不锈钢管的复合成形工艺,解决了传统锻造或铸造工艺成品长度受限的问题,同时满足了复杂工作环境对管道性能的特殊要求。采用Deform-3D有限元模拟软件对外层21-2N奥氏体耐热不锈钢与内层12Cr-12Ni马氏体耐热不锈钢的双层套管三辊斜轧成形过程进行了模拟研究与参数优化,分析了双层不锈钢管的内外层变形情况、应力应变场及温度场的分布规律,并通过设计正交试验获得了最优变形的参数组合。模拟结果表明,三辊斜轧过程中,等效应力、等效应变与温度的最大值均集中在外层管与轧辊的接触区,且外层管整体性能参数要大于内层管。通过正交设计试验的极差分析与方差分析,最终获得最优变形参数为粗轧温度1 100°C,送进角8°,轧辊转速200r/min。     

油膜轴承锥套表面拉毛磨损的特征分析

油膜轴承以其独特的工作性能广泛应用于大型板带材轧机。其中 ,采用过盈配合方式使锥套与轧辊辊颈弹性结合传递轧制力矩 ,具有载荷传递过程稳定、不派生轧制力幅波动的工作特点。然而 ,锥套与辊颈装配过程中部分带状区域的规律性拉毛磨损对其粘结和使用寿命造成严重影响。本文在有限元法分析锥套与辊颈装配过程的接触状态及三维应力分布状态的基础上 ,通过试验模拟 ,对不同接触应力状态下表面磨损的特征进行了分析 ,并给出不同载荷条件下锥套接触表面磨损状态对应的谱特征     

常规热轧带钢轧机粗轧工序轧制工艺研究

介绍了一种新的常规热轧带钢轧机粗轧工序的轧制工艺与设备组成,并与现有的几种半连续式轧制工艺在生产能力、带坯温度、轧线长度等方面进行了计算、分析和比较,该串列式双机架可逆式粗轧机组能缩短粗轧区的轧线长度,节省占地和投资,提高粗轧机组产能,既适用于新建项目,又适用于采用单机架可逆式粗轧机的旧厂扩产改造。     

Modelling of dynamic and metadynamic recrystallisation during bar rolling of a medium carbon spring steel

A constitutive model for hot deformation of a medium-carbon spring steel has been developed and validated using isothermal compression experiments at monotonic and abruptly changed strain rate conditions, providing data for the flow stress and softening kinetics. The integrated deformation-softening constitutive model is based on the two hypotheses: (a) instantaneous response of the microstructure to varying temperature–strain rate conditions and (b) invariance of the kinetics of different strain states having equal effective plastic strain. It has been implemented in a FEM code and applied to bar and rod hot rolling schedules. The predictions for the plain medium-carbon steel considered indicate that dynamic (DRX) and metadynamic (MDRX) recrystallisation are possible to occur in both the roughing and finishing mills. A comparison for the same rolling schedule applied to a medium-carbon multialloyed steel shows that its higher resistance to DRX cannot prevent recrystallisation in the intermediate mill, but it can in the finishing mill if there is no significant strain accumulation.     

热轧酸洗板氧化铁皮缺陷原因分析及控制措施

针对热轧表检仪不能有效识别的片状、条状、山水画状、边部粗糙酸洗氧化铁皮缺陷,介绍了其形貌特征,对热轧工艺中的影响因素进行了分析和排查,得到了缺陷的形成原因。回炉板坯重复入炉加热,氧化铁皮的生成量将会增加,容易造成酸洗后片状氧化铁皮缺陷。除鳞水压力、喷射角度、喷射面重叠量及除鳞道次对二次氧化铁皮破除能力不足时,容易产生酸洗后条状、山水画状氧化铁皮缺陷。同时,粗轧工作辊轧制公里数较长、中间坯温度过高也会对山水画状氧化铁皮缺陷有一定的影响。热轧带钢终轧或卷取温度较高,薄规格带钢板形较差时,会造成酸洗后带钢边部粗糙氧化铁皮缺陷。为此,对板坯加热工艺、粗轧及除鳞工艺、精轧及层冷工艺进行了优化,大大降低了酸洗板氧化铁皮缺陷的发生率,提高了产品表面质量。     

基于Deform高线粗轧奥氏体晶粒细化研究

本文结合GCr15再结晶模型, 根据轧线实际孔型参数、轧线布置与轧制程序, 采用刚塑性有限元法, 利用模拟软件Deform对轴承钢线材GCr15粗轧进行了三维有限元模拟, 分析总结了粗轧过程中轧件温度场、等效应变和应变速率的变化规律, 得出粗轧过程动态、亚动态和静态再结晶的百分数和对应晶粒尺寸, 揭示了轧件在粗轧过程中再结晶规律及奥氏体晶粒细化规律, 并且证实了初始晶粒尺寸对粗轧过程奥氏体晶粒细化的影响规律。