双辊铸轧过程铝带坯／辊套温度场数值模拟

利用铝双辊铸轧过程传热数学模型,对铝带坯／辊套温度场进行数值模拟,分析了辊套材料、浇注温度等工艺因素对双辊铸轧过程铝带坯／辊套温度场的影响。     

双辊式铝带坯连续铸轧机轧辊技术的进展

简述了双辊式铝带坯连续铸轧工艺,介绍了双辊铸轧机铸轧辊的结构、内冷系统、外冷系统及铜辊套。在此基础上展望了双辊式铝带坯连续铸轧机轧辊技术的难点及发展趋势。     

中国铝合金带坯双辊式连续铸轧进展

经过改革开放以来的高速持续发展,中国铝加工业不但已成为铝带坯双辊连续铸轧世界大国,而且已成为世界铸轧产业领跑者。中国的铝带坯双辊式连续铸轧产业是完全在改革开放期间发展壮大的,截至2018年,中国生产铸轧带坯的企业210家,共有铸轧机约950台,其中引进的12台,总生产能力约9 000 kt/a。从2000年起中国再也没有引进铸轧机,同时成为铸轧机净出口国。     

中国今年投产的双辊式铝带坯铸轧机可达45台

生产铝带冷轧用的坯料工艺有三种：铸锭热轧,双辊式连续铸轧,黑兹莱特连铸连轧。以双辊式连续铸轧生产线生产铝带坯有如下主要优点：投资省,建设周期短,生产能耗低,温室气体排放少。如果将生产线建在原铝厂,则节能减排效果尤为显著。在当前中国有80％左右的平轧铝板带箔可用铸轧带坯生产,从长远来看,65％的冷轧带坯宜用铸轧的。     

铝带坯快速铸轧新型外冷系统设计与研究

从双辊铸轧工作原理出发,分析了铸轧辊套温度场变化规律,在原有轧辊内冷系统的基础上,设计了一套能进一步提高铸轧辊冷却能力的新型外冷系统,其结构布置、工艺及装置的技术特性将为尽早实现铝带坯快速铸轧提供技术支持。     

铝带坯双辊铸轧过程瞬态传热数学模型

采用拉格朗日随体坐标建立了铝双辊铸轧过程瞬态传热数学模型。在数学模型中考虑了金属凝固动力学条件和采用试验测定的辊/铝带坯界面接触换热系数边界条件,用有限差分方法对控制方程进行了数值求解,并由现场测试数据验证了传热数学模型的正确性。     

改革开放30年:中国的双辊式带坯铸轧产业从零到全球王国

中国对铝带坯双辊式连续铸轧技术的研发始于上世纪60年代初期,1983年5月研制成Φ980 mm×1 600 mm原型机,同年8月通过冶金工业部科技副组织的专家组的鉴定,标志着中国的双辊式铝带坯连续铸轧技术进入成熟阶段.经过25 a的发展,中国双辊式铝带坯连续铸轧产业取得了举世瞩目的成就,成了此产业的王国.2008年底,保有的这类铸轧机达460台左右,占全球这类铸轧机的58%,总牛产能力约4 100 kt/a,2008年的产量约3 500 kt,但单台铸轧机的产量比国外同类铸轧机的约低30%.在这460台铸轧机中有12台引进的,进入21世纪以来中国就再也没有引进了.从2001年起中国制造的铸轧机开始出口,走向世界.在中国所需要的铝板带箔中约有82%可用铸轧带坯生产,用铸轧带坯法生产供冷轧用的带坯与用铸锭热轧生产带坯相比具有许多优点,宜大力发展,前者占的比例最好能达到60%,而用原铝生产的带坯又应占主导比例.     

不同铸轧工艺参数对铸轧辊套温度场影响规律的研究

依据建立的包括铸轧辊套在内的铝双辊铸轧的整体耦合数学模型对铸轧辊套温度场进行了模拟计算,研究了不同的铸轧速度、带坯厚度、内冷强度、铸轧区长度对铸轧辊套温度场的影响规律.结果表明:铸轧辊辊套外表面任意一点的温度随着铸轧辊的转动发生周期性变化;铸轧速度增加,铸轧辊套外表面温度提高;内冷强度增加,铸轧辊套温度场将降低;铸轧区长度增加,铸轧辊套温度场峰值降低.     

双辊连续铸轧机铸轧辊铜辊套(1)

双辊式铝带坯连续铸轧机的辊套一般是用钢材制成的。由于铜合金的热导率比钢的高很多,多年来国外冶金工程师试图用铜合金加工成辊套,然而因铜合金的强度低使研发工作未能获得希望的结果。德国凯美公司(KME)通过科技攻关,于21世纪初推出铜合金辊套,并在铝铸轧生产中获得实际应用,取得了良好的效果。全文分为两部分刊出,第一部分简要介绍铝铸轧工艺流程及铸轧辊结构和材质,铜合金辊套的研发情况;介绍凯美公司研发的铜合金辊套以及用于制造辊套的Cu-Co-Be合金的成分和性能。     

周期性热冲击条件下铸轧辊辊套温度场仿真

根据连续铸轧过程中铸轧辊辊套的实际工况,对铸轧辊辊套在受到铸坯周期性热冲击情况下温度分布规律进行了仿真分析,得到了在考虑铸轧辊辊套与铸坯接触界面热导时,铸轧辊辊套在不同铸轧速度时的稳态温度分布规律。     

Thermo-mechanical coupled analysis of hot ring rolling process

A 3D rigid-plastic and coupled thermo-mechanical FE model for hot ring rolling（HRR） was developed based on DEFORM 3D software, then coupled heat transferring, material flow and temperature distribution of the ring in HRR were simulated and the effects of process parameters on them were analyzed. The results show that the deformation nonuniformity of ring blank increases with the increase of the rotational speed of driver roll and friction factor or the decrease of the feed rate of idle roll and initial temperature of ring blank. The temperature nonuniformity of ring blank decreases with the increase of the feed rate of idle roll or the decrease of initial temperature of ring blank and friction factor. There is an optimum rotational speed of driver roll under which the temperature distribution of ring blank is the most uniform. The results obtained can provide a guide for forming parameters optimization and quality control.     

42CrMo铸坯环件热辗扩有限元模拟与分析

基于ABAQUS软件平台,建立了42CrMo大型环形铸坯热辗扩三维热力耦合有限元模型,模拟了铸坯热辗扩过程中应变场和温度场,研究了初始辗扩温度对辗扩力的影响规律.模拟结果表明在环形铸坯热辗扩过程中：①铸坯等效应变呈阶梯状上升,内外表面应变大于中间层应变;在稳定成形阶段,沿环件径向方向,由于导向辊与芯辊直径差异,导致环件最大平均等效应变可能出现在环件内表面也可能出现在环件外表面;②初始阶段,变形区与成形辊接触处温度降低较快,非变形区温度变化不是很明显;随着辗扩的进行,芯部温度逐渐上升,边缘温度低,温度分布不均匀;③随着铸坯初始辗扩温度升高,平均辗扩力明显下降,但随时间变化趋势保持一致.     

PCrNi3MoV辊套双液淬火后的冷热疲劳性能的研究

研究了PCrN i3MoV辊套通过双液淬火后的冷热疲劳特性,指出,当加热温度在500~700℃范围时,PCrN i3MoV辊套具有较高塑性,在室温~450℃温度区间具有较高的冷热疲劳寿命。     

硬质合金复合轧辊的制造与应用

本文主要介绍了机械组合式、铸造式、冶金复合式、粘结式等复合轧辊的特点、国内外生产厂商、工艺流程等,并对几种复合方案进行了对比,其中机械组合式复合轧辊是目前国内外采用较多的一种复合轧辊的组合方式。重点分析了复合轧辊的轴向预应力、液压螺母组合方式、轴向顶紧力、辊环与芯轴的配合间隙等几个关键参数的计算与设计。轴向预应力在一定程度上可以阻碍裂纹的形成和发展,保护辊环端面;采用液压螺母组合方式压紧辊轴上的辊环;通过力矩平衡方程求出装配所需要轴向顶紧力,保证辊环的正常工作;复合轧辊辊环与芯轴的配合间隙应根据现场条件来确定。     

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。     

不同冷却水流速度下的铸轧辊套温度分析

利用ANSYS有限元软件对铸轧辊套建立二维模型,模拟铸轧辊套在铸轧过程中的温度场分布。通过分析不同冷却水流速度下铸轧辊套温度场分布,揭示在镁合金双辊铸轧过程中不同冷却水流速度对铸轧辊套冷却的影响规律,为工业生产提供重要的参考依据。     

单机架可逆冷轧机工作辊热变形计算

在分析了影响冷轧工作辊热变形的因素基础上,用数值积分的方法计算了冷轧过程中的塑性变形功和摩擦热,进而用简化方法计算了工作辊周向热流,从而确定轧辊表面温度后,采用差分法计算了工作辊内部的温度场以及热变形,并开发了相应的计算程序。用该程序计算并分析了某单机架可逆冷轧机工作辊温度场和热凸度规律,实例证明,该方法精度满足实际要求,为该轧机板形控制提供了分析依据。     

4300 mm轧机支承辊新辊型的设计与研究

利用赫兹理论分析了支承辊和工作辊接触区的应力状态,结合现有的几种辊型倒角曲线,依据辊间接触应力均匀分布的原则提出了一种新的支承辊辊型倒角。利用ABAQUS有限元软件建立三维轧制模型,通过改变轧制力等参数对不同辊型倒角下支承辊的应力场、工作辊挠度以及钢板的厚度差做了分析和对比;结合有限元分析结果,利用FE-SAFE疲劳分析软件,并采用Brown-Miller疲劳损伤公式估算不同辊型倒角下支承辊的疲劳寿命,证明了新辊型对提高支承辊疲劳寿命的有效性。     

热轧辊瞬态温度场快速仿真模型

利用等效温度法和变步长差分法建立了轧辊瞬态温度场快速仿真模型。综合考虑水冷、空冷、轧辊与轧件接触热传导等动边界条件,利用等效温度模拟轧辊表面的瞬态温度变化;对轧辊内部单元划分不等距网格,沿轧辊高向(从表层到中心)以及沿轧辊横向(从中部到两端),逐渐增加单元步长,提高模型的计算精度和计算速度;基于台劳展开式推导瞬态热传导方程的变步长差分式,模拟非稳态轧制及停轧空冷时的轧辊瞬态温度变化情况。工业实际数据验证了仿真模型的正确性和可行性,实验结果与仿真结果吻合较好,适合工程在线快速计算,预报精度在±5℃以内。