钢轨万能轧制过程金属纵向流动规律的理论和实验

为分析钢轨万能轧制过程中轨头、轨腰以及轨底的纵向流动机理,根据钢轨断面特点,给出了轨头与轨底等效压下系数计算公式,并考虑了轨头与轨腰以及轨底与轨腰之间的金属横向流动体积的影响;基于轧制前后体积不变条件,推导出了轨头、轨腰及轨底的延伸系数计算模型,得到了钢轨各部分压下系数以及宽展系数对其纵向流动规律的影响。为验证理论模型,进行了钢轨的万能热轧实验,实测了不同轧制规程时钢轨各部分的延伸系数,并与理论计算结果进行比较。理论计算结果与实验结果误差不超过±5%,说明理论模型具有较高的预测精度,可用于钢轨万能轧制实践。     

万能轧制过程轧件相对立辊前滑的理论和实验研究

为便于钢轨万能轧制过程解析计算,将轧制轨头立辊合理简化为平辊,并且将钢轨断面形状等效为工字形断面。基于立辊的力矩平衡条件,推导出轨头、轨底变形区的中性角公式,并根据秒流量相等理论,推导出轨头和轨底相对于立辊的前滑系数公式。为验证理论模型,在燕山大学实验室的万能轧机上完成了18kg/m轻轨的万能热轧实验,用压痕法实测了不同轧制规程时轨头和轨底相对于立辊的前滑系数。通过对比,理论模型计算结果与实验结果比较接近,可以用于钢轨万能轧制过程前滑预测。     

钢轨万能轧制—工艺概况

1.钢轨万能轧制的原理在钢轨万能轧制中,万能轧机轧辊和轧边机轧辊可使钢轨整个断面得到较好的锻压作用,见图1。在普通轧制时,典型的单向压力线不能直接作用于轨头和轨底,如图2a所示,而在万能轧制时,如图2b所示,压力线直接并且主要是压缩轨头和轨底,同时,使整个断面得到良好的均衡细化。     

波纹轨腰钢轨的变形特点分析

基于有限元软件ANSYS/LS-DYNY,模拟了波纹轨腰钢轨的轧制过程。分析轧制波纹轨腰钢轨时,咬入条件、变形区、伸长系数、前后滑区等与轧制普通钢轨的不同。通过其轧制变形特点的分析,找出轧制波纹轨腰钢轨轧制力大的原因。结果表明,轧制波纹轨腰钢轨时,只要轧件与齿型辊接触,就能保证咬入;轧制形变区的存在对金属起到了预变形的作用,同时也是轧制力较大的原因;为了保证波纹轨腰轨头和轨底的均匀伸长,应使轨腰的总体伸长系数与轨头和轨底的伸长系数一致。     

钢轨高压水除鳞过程射流冲击流场及冲击压力分布研究

根据钢轨异型坯断面形状、万能轧制过程高压水除鳞装置设备参数以及除鳞喷嘴的位置和特点,结合钢轨万能轧制规程确定了冲击靶距、除鳞时间和喷嘴出口速度等参数,并基于Fluent软件建立了60 kg·m-1重轨高压水除鳞过程二维模型并完成了射流冲击过程流体流动场和冲击压力仿真。得到了单喷嘴和双喷嘴射流冲击下射流体积分数、高压水速度矢量分布以及轨腰、轨底和轨头表面的冲击压力分布,并且分析了冲击靶距、喷嘴数量和喷嘴出口速度等参数对钢轨异型坯表面冲击压力分布的影响。研究结果表明这种压力在喷嘴中心处最大,向边缘处逐步减小;同时受断面形状和喷嘴布置状况影响较大。     

波纹轨腰钢轨万能轧制数值模拟与实验研究

利用显示动力学有限元分析方法,模拟了波纹轨腰钢轨的轧制过程;分析了轧制速度、压下量、轧件初始厚度对轧制力的影响。在燕山大学三机架万能轧机上进行了波纹轨腰钢轨的轧制实验,在相同的轧制条件下,实验所得的轧制力与数值模拟所得的轧制力基本相符,证明了理论分析的正确性。说明用数值模拟所得的轧制力能参数能够用于指导实际生产中工艺参数的制定。     

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。     

齿型辊辊型曲线对波纹轨腰钢轨轧制力的影响

波纹轨腰钢轨是一种特殊的钢轨结构。轧制波纹轨腰钢轨的水平辊由于其外形接近于直齿齿轮而被称为齿型辊。齿型辊的辊型曲线对波纹轨腰的轧制成品质量、成形过程及轧制力均有较大的影响。设计了轧制波纹轨腰的齿型辊辊型曲线,建立了波纹轨腰钢轨轧制的有限元模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件模拟了波纹轨腰钢轨的轧制过程。在相同压下量和轧制速度条件下,比较了波纹轨腰钢轨轧制时,实验用辊型曲线和设计辊型曲线轧制力的大小。根据分析结果,设计辊型曲线的轧制力明显小于实验辊型曲线的轧制力。因此,优化辊型曲线从而减小轧制力是必要的。     

H型钢万能轧制过程综合实验研究

在三机架可逆连轧实验机组上,采用铅试件和钢试件,对Ｈ型钢的万能轧制过程进行了综合实验研究,探讨了翼缘和腹板压下率差对腹板前滑、翼缘宽展以及翼缘压下率对轧制力、轧制力矩的影响规律,发现了一些钢试件和铅试件万能轧制时的不同特性,得到了一系列的轧制过程工艺资料。     

上限原理在重轨万能轧制过程平均温度计算中的应用

在重轨万能轧制过程中,首先建立了简化的三维几何模型,然后分别给出了轨腰、轨头及轨底的运动学许可速度场以及相应的应变速度场和剪应变速度强度。根据上限原理分别求出了轨腰、轨头及轨底在运动学许可速度场下的塑性变形温升和摩擦温升,并且求得了轧件在相邻机架之间的穿梭温降。根据水平辊和立辊的能量平衡条件求出了接触温降,得到了轧件在单个机架上变形前后的温度变化。为了验证理论模型,对轧制过程的温度变化进行了刚塑性有限元仿真,得到了钢轨各部分的平均温度的有限元解。通过比较理论解、有限元解和实测表面温度可知,上限原理求得的平均温度值大于表面温度实测值,而且接近于有限元解,能更准确地表示轧件温度。因此,根据上限原理控制轧制温度从而控制钢轨的微观组织变化以得到高质量钢轨是可行的。     

楔横轧凸轮轴轧制半径对辊形曲线影响的规律

为获得楔横轧凸轮轴轧制半径对辊形曲线的影响规律,文章采用DEFORM-3D有限元软件,得到了楔横轧轧件的轧制半径的变化规律,有限元分析表明,轧件的轧制半径在楔入段和展宽段基本不变,精整段前段随楔面升高而变小,轧件成形后轧制半径保持不变,并用实验数据验证了此规律的正确性。在此基础上设计出了楔横轧轧制凸轮轴时轧辊的辊形曲线,应用此辊形曲线进行有限元仿真和实验轧制,取得良好的效果,验证了此种辊形曲线的求解方法的正确性。     

异形截面环件虚拟轧制及其工艺优化

环件轧制是当前广泛应用于生产无缝环件的一种特殊塑性成形方法,然而轧制异形截面环件影响因素众多,控制环件成形具有高度的复杂性,采用传统的试凑法很难满足产品研发的需要。文章基于通用动力显式有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了RAW200/160-5型径轴向轧环机的三维仿真模型,并对斜L异形截面环件进行了虚拟轧制,实现了毛坯结构和轧制工艺的优化。结果表明,采用计算机模拟环件轧制生产过程,对于优化毛坯形状,制定或修改环件轧制工艺,缩减产品研发时间,降低生产成本,提高轧制效率具有重要意义。     

热轧润滑油中的添加剂及热轧润滑在我国的发展——热轧润滑技术讲座(四)

介绍了热轧润滑油中各种添加剂的成分和功能，以及对其性能的要求，同时分析了热轧润滑在中国的发展前景。     

An analytical approach to asymmetrical cold strip rolling using the slab method

An analytical model for general asymmetrical cold rolling is proposed to investigate the behavior of sheet during asymmetrical rolling using the slab analysis. Neutral points between the upper and lower rolls and the strip, rolling pressure distribution along the contact interface of the roll and strip, and rolling forces, as well as rolling torque, can be calculated easily using this model. Rolling pressure distribution, rolling force, and rolling torque, which are affected by various rolling conditions such as roll speed ratio, thick-ness reduction, front and back tension, etc., are analyzed. Additionally, the limiting rolling conditions be-tween reduction and roll speed ratio, or front and back tension, under which the rolling process can be accomplished successfully, are discussed. By comparing analytical results and experimental measure-ments of rolling force, it is apparent that the proposed model can successfully provide useful knowledge for designing the pass schedule of the asymmetrical cold strip rolling process.     

立轧对中厚板断面形状的影响

基于中厚板在立轧轧边后板坯变形的物理模拟,分析了平辊立轧与倒棱轧制对中厚板断面形状的影响。平辊立轧可显著减小坯料侧面双鼓形及折叠,倒棱轧制可有效消除坯料侧面双鼓形。     

非对称交叉轧制能耗特性分析

对非对称交叉轧制与常规轧制所需驱动力矩进行了理论分析,将两者所具有的能耗特性进行了比较,并通过实验进行了验证,得出在相同轧制条件下,非对称交叉轧制能耗较常规轧制能耗小,并随交叉角增大而减小。     

凸轮轴轧制工艺的研究

主要介绍了利用楔横轧机轧制凸轮轴毛坯,轴类零件轧制工艺的过程和轧制技术的基本原理及应用过程、应用条件、产品鉴定和发展前景.     

青钢半连轧棒材生产线切分轧制工艺初探

针对青钢半连轧棒材生产线生产Φ12、Φ14mm带肋钢筋时制约生产力的问题 ,采用了自行设计的切分轧制方案 ,并对轧辊材质、导卫装置型式进行优选 ,使生产效率明显提高 ,合格率达 98 82 %。     

汽车半轴楔横轧机机架动态特性有限元法分析

目前,对楔横轧机机架的研究多集中在静力学分析,而动力学分析研究较少。本文应用ANSYS有限元动力学分析模块,求出了汽车半轴楔横轧机机架在现有边界条件下的固有频率和振型,并对机架的整体模态、谐响应以及机架上影响轧制精度的点在给定的激励下的位移响应进行了详细分析,结果表明该轧机在现有参数下的设计是可靠的。     

楔横轧技术应用与研究

楔横轧作为一种精密成形工艺,广泛应用于各种台阶轴类件的生产。但由于其成形机理较为复杂,该工艺仍然存在一些常见缺陷,如表面缺陷、中心疏松等。本文对工艺缺陷进行了分析研究,并采取措施改进。楔横轧工艺是轴类件毛坯生产的理想的工艺,值得推广应用。