锥形辊斜轧穿孔过程温度场的研究

借助有限元软件MSC.Super Form对锥形辊斜轧穿孔过程进行热力耦合仿真实验,研究穿孔过程中轧件和顶头的温度场,分析管坯合金含量、轧辊送进角对轧件和顶头温度场的影响,特别是对轧件温升的影响。结果表明:穿制不同合金含量的钢种时,在轧件纵剖面上温度分布形态不同,随合金含量的升高,变形区金属的最高温度由中间层向外表层靠近;随着管坯合金含量与送进角的增大,变形区金属温升增大,穿制高合金钢管坯时温升可达350℃以上,因此,在穿制高合金钢管坯时温升是应考虑的重要因素。     

全浮芯棒二辊孔型中轧管金属变形行为研究

为分析连轧荒管管壁收缩的原因,借助有限元模拟软件MSC.Super Form,对宝钢Φ140 mm全浮芯棒连轧管机组Φ119 mm主孔型系钢管的单机架轧制过程进行数值模拟仿真,研究轧制过程中不同工艺参数对金属变形行为的影响,分析产生壁厚收缩缺陷的倾向性。结果表明：孔型顶部的壁厚压下量一定时,孔型开口处壁厚随空减坯径壁比的增大由＂增壁＂变为＂减壁＂,并且存在一临界径壁比;径壁比一定时,孔型开口处壁厚变化随压下量的增大由＂增壁＂变为＂减壁＂,并存在临界压下量;径壁比、压下量均一定时,单机架轧制高钢级时孔型开口处壁厚值相对较大。     

菌式穿孔顶头平整段母线和锥度

斜轧穿孔顶头平整段的正确设计对减轻毛管的螺旋形壁厚不均至关重要。本文通过对菌式穿孔机轧辊与轧件接触迹线的解析,导出了能与轧辊出口锥面保持均匀间隙的顶头平整段母线方程。本文还给出了锥形平整段的最佳锥角计算公式,按其设计的顶头平整段锥面在理论上可获得最佳均壁效果。本文结果同样适用于其它斜轧穿孔(即辗轧角φ=0的情形)的顶头设计。     

压下量对Ag/Cu复合材料轧制变形影响的模拟

在试验研究的基础上,应用大型有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,采用弹塑性有限元法对Ag/Cu复合材料精轧过程进行有限元数值模拟,研究了压下量对轧件与轧辊间接触力、轧件变形等的影响,结果表明:合理的压下量对轧件端面形状的控制是有利的.对模拟计算与实验结果进行了对比,确定了模拟结果的准确性.在44%以下的压下量时,轧制压力相对稳定,有利于对轧件形状的控制.金属轧厚比对控制轧件厚度及形状、合理制定厚度比、节约复层的贵金属有重要的指导意义.     

导盘对二辊斜轧穿孔中心孔腔形成的影响

利用有限元软件MARC／Autoforge,对二辊斜轧穿孔过程进行了三维热－力耦合数值模拟,得到了不同导盘距和前置量下圆坯中心及其邻近区域的应力,应变场,并进一步分析了这些应力,应变场对中心孔腔形成的影响,对实际生产具有指导意义。     

不同铸轧条件下铸轧区温度场分析

依据建立的铝双辊铸轧区熔体流动凝固传热模型对铸轧区的温度场进行了数值模拟,研究了不同的铸轧工艺参数包括铸轧速度、带坯厚度、铸轧辊直径、内冷强度、铸轧区长度的变化对铸轧区温度场的影响规律,结果表明:铸轧速度增加,铸造区长度增加,带坯的出口温度增大;内冷强度的增加,铸造区长度变短,带坯的出口温度减小,这种影响随着内冷强度的增加而逐渐减弱.从而为优化铸轧工艺参数提供依据.     

影响巷道变形与破坏节理力学参数的正交数值模拟试验研究

采用正交数值模拟试验方法研究了节理力学参数对巷道变形与破坏影响。选择法向刚度、切向刚度、粘聚力、内摩擦角、剪胀角、抗拉强度等6个因素、5个水平的下次试验方法进行了相关的UDEC数值模拟试验。试验结果表明：节理法向刚度和内摩擦角是影响巷道变形与破坏最敏感也是最重要的参数,增大节理法向刚度和内摩擦角可显著提高节理的抗变形能力;节理粘聚力和切向刚度对巷道变形也有明显影响。     

板带冷轧过程三维弹塑性有限元模拟

在总结以往板带冷轧有限元分析的基础上,综合考虑了轧辊和轧件的接触与耦合变形问题,采用改进的离散化方法,建立了四辊三维弹塑性板带冷轧计算模型.利用所建立的模型对带钢轧制过程轧件的残余应力、变形以及张力对板凸度和压下量的影响进行了模拟分析,模拟结果与实验结果的比较证明所建立的模型是正确的.研究方法与结果为有限元技术在板带冷轧研究方面的应用提供了一条有效途径.     

320mm×480mm断面矩形坯连铸轻压下过程热力耦合分析

针对断面为320 mm×480 mm矩形连铸坯存在的中心偏析和中心疏松等缺陷,结合某厂矩形坯连铸工艺条件,建立矩形坯连铸轻压下过程热力耦合三维数学模型,模拟分析连铸压下量和压下区间对矩形坯压下效果的影响规律,据此提出优化轻压下工艺建议。结果表明：铸坯的塑性应变主要分布在纵向心部±30 mm位置,与压下时刻的固相率关系较大;其他条件一定时,压下量越大心部的等效塑性应变越大,压下量为11 mm时等效塑性应变为0.035;压下量越大,铸坯中心纵向位移越大,铸坯心部变形量越大;压下区间固相率为0.3～0.9和0.7～1.0时铸坯心部等效塑性应变为0.024～0.026,压下区间固相率为0.1～0.8时铸坯心部等效塑性应变几乎为零,因此压下区间固相率不能小于0.1～0.8。建议在铸坯轻压下过程中,除考虑压下量及压下区间等工艺参数对铸坯应变及位移的影响外,还应考虑过热度、拉速等生产过程参数对铸坯质量的影响,多角度优化轻压下工艺。     

斜轧变形区接触面上轴向滑移场计算

通过对斜轧变形区空间几何关系的分析,推导出斜轧时接触面上任意点轴向滑移系数的理论计算公式,进一步用实测数据通过计算机得到了接触面上的轴向滑移系数场,弄清了轴向滑移系数在接触面上的分布规律。在公式推导过程中同时给出了变形区内某点轧辊接触角及轧件接触角的确切定义及变形区长度理论计算式。     

皮尔格冷轧无缝钢管成形过程组织演变过程研究

皮尔格冷轧技术作为冷轧无缝金属管材最主要的技术手段,具有材料利用率高、截面累积变形量大及加工精度高等特点,以LG-60皮尔格冷轧管机轧制304不锈钢为研究对象建立数值仿真模型,分析不同轧制工艺参数对皮尔格冷轧成形的影响规律。结合轧制实验,截取管材不同的变形段利用金相显微镜、扫描电镜以及X射线衍射仪分析研究了皮尔格冷轧过程中钢管组织演变规律,结果表明：本文所使用工艺参数条件均可以满足管材的塑性变形要求,但在轧制过程中极有可能形成裂纹或其他缺陷。因此通过对皮尔格冷轧仿真过程中轧制力、管材等效应力、残余应力以及外径回弹量等关键参数分析,获得基于送进量、回转角和Q值最优工艺参数,同时,发现轧制过程中随着变形量的增大,试样内部产生了大量位错,晶粒发生了碎化,晶粒尺寸减小,轧制过程中有奥氏体γ相转变为α''-马氏体相。     

Formation mechanism in alloy steel rolling process using thermo-mechanical coupling method

Based on the theory of elastic-plastic finite element method, the high-speed hot continuous rolling process of a billet is simulated and analyzed in vertical and horizontal passes. The billet is dragged into the passes by contact friction force between the billet and rollers. The rollers and billet are represented by respectively rigid and deformable bodies, and three-dimensional models are developed for the billet and rollers. The distribution of deformation field, effective strain, rolling force and temperature field are accurately calculated for the whole rolling process (including unstable and stable stages). In addition, the rolling pressure on the width symmetry center is compared with that in the in-situ experimental measurements. It is revealed that various heat exchange phenomena among the billet, rollers and surroundings can result in unbalanced temperature distribution on the cross section. Rolling force and strain can change significantly when the billet is moved towards or away from the roller gap, and keep almost invariable in the stable stage. It is expected that the simulation results would be useful for practical manufacture and provide the theoretical foundation for improvement of process planning and optimization of process parameters.     

影响板带材轧制头部翘曲因素的正交实验研究

用正交实验方法,对影响板带材轧制头部翘曲的因素进行了研究.因素有上下轧辊直径比、压下率、导入角和轧辊转速.正交实验是L25(45),研究表明:辊径比对头部翘曲影响最大,且影响趋势变化复杂;当板较厚时,辊转速的影响也较大,导入角的影响最小;当板较薄时,导入角的影响较显著,辊转速的影响最小;来料板厚不同,各种因素的影响趋势变化呈现了不同的规律,来料板厚也是影响头部翘曲的一个主要因素.优化了实验轧机控制头部翘曲的工艺参数.     

热轧齿轮齿形拉尖的影响因素

针对工艺参数对热轧齿轮齿形拉尖的影响,采用有限元数值模拟分析方法,引入无量纲量影响因子,对不同工况下热轧齿轮齿顶相对拉高进行了方差分析,并对不同影响因素进行了显著性分析.结果表明,轧辊转速和摩擦系数对齿形拉尖的影响最为显著,其次为进给速度和轧辊齿顶圆角,而轧制温度和坯料材料对齿形拉尖的影响并不显著.通过提高坯料材料的变形抗力或减小摩擦系数,均可以削弱热轧齿轮的齿形拉尖现象,且减小摩擦系数的影响效果更为明显,进一步验证了影响因素显著性分析的准确性.     

宽钼板轧制过程中宽展量的研究

通过对宽度大于600 mm钼板在生产过程中的宽展量进行统计分析,验证了宽展量受辊径、轧制道次、坯料尺寸等因素的影响.给出了在1 200 mm轧机上批量生产宽度大于600mm钼板时,在选用不同辊径的情况下,用谢别尔公式计算宽展时的宽展系数C,为坯料尺寸控制提供了依据.     

Study on Influence of Initial Rolling Temperature for Rolling Process Based on Numerical Simulation

Wire rolling is a typical large deformation process and its principle is very complex,which includes material non- linearity,geometry non-linearity and boundary non-linearity.It is difficult to obtain theory analytical results by trying to roll or physical experiment because they will induce many problems such as high cost,waste time and venture.With the rapid advance- ment of computing technology and numerical method,the finite element method is regarded as the best one,which can account for the large plastic deformation,thermo-mechanical coupling and complex boundary conditions of the rollers and the workpiece inter- actions in the rolling process.Under the different initial rolling temperature,the two-pass hot continuous rolling process of high- speed wire has been simulated accurately for the pre-finishing rolling section.The metal fluxion law and the deformation field have been obtained.Strain,temperature,rolling force and torque also have been simulated and discussed.The results of simulation are useful for practical manufacture and the optimization of process-parameters.     

轴端长度对楔横轧阶梯轴成形光轴端面质量的影响

随着楔横轧工艺的不断创新与产品范围的进一步扩大,阶梯轴楔横轧成形光轴时,由于金属流动的不均匀性导致轴端长度直接影响着轧件轴端质量,从而降低产品的材料利用率。为探明其影响规律,提高轧件端部质量与楔横轧的材料利用率,本文通过DEFORM-3D有限元软件,采用数值模拟与轧制实验相结合的研究方法,对楔横轧阶梯轴成形光轴的轧制过程进行有限元模拟,通过分析轧制过程中的应力场、应变场及特征点,揭示轧制过程金属流动规律,阐明轧制过程变形机理;在此基础上,采用交互正交试验设计轴端长度、台阶倾角、台阶长度、断面收缩率4个工艺参数,分析这些参数对轴端凹心的影响关系,即凹心值与轴端长度、台阶倾角成负相关,与台阶长度、断面收缩率成正相关,且随着坯料轴端长度的减小最终轧件端部凹心逐渐增大。应用统计数据软件SPSS 22.0拟合获得各工艺参数与轧件端部质量的关系方程式,以凹心值为零为目标,获取了最优轴端长度对端部质量的影响方程式。通过轧制实验与模拟对比分析,获得的轧件形状和最终的端部凹心值基本一致,进一步验证了模拟分析的可靠性。本文获得的公式与端面质量的影响规律,可以有效地从理论上提高轧件端部质量,确定闭开联合楔横轧闭式轧制轴端长度,实现楔横轧无料头近净成形。     

螺旋孔型斜轧变形的有限元分析

目的　用有限元法探索斜轧变形的规律 .方法　在分析和合理简化的基础上 ,提出斜轧变形的有限元法模型 ,以 ANSYS软件为工具 ,对该模型进行计算分析 .结果　获得轧件横断面内的应力和应变分布 .结论　结果与其他方法的结果相吻合 ,曼内斯曼 (Manesmann)效应是循环应力下疲劳的结果     

楔横轧变形载荷的计算

本文通过对楔横轧变形原理及接触形式的分析,推导了轧制过程中接触区的螺旋面方程,提出了楔横轧变形接触面积及变形载荷的求解方法,计算结果与实测值相符。文章分析了工艺参数对变形载荷的影响,定量地解释了各影响曲线的变化趋势。研究结果对楔横轧金属变形的理论研究及工程应用有一定的参考价值。