不同送进量对皮尔格轧制成形的影响及验证

皮尔格冷轧无缝钢管过程中为了获得性能较好的成品需要选择合理的送进量数值,本文以冷轧304不锈钢为研究对象,借助有限元模拟软件对不同送进量下的皮尔格冷轧过程进行了完整的仿真,对比分析了送进量对金属流动速度、轧制力、等效应力、残余应力及管材回弹的影响规律.结果表明轧制过程中孔型背脊和与轧辊接触的孔型侧壁处管材金属流动速度随送进量增加而增加,轧制力、等效应力及残余应力均随送进量的增加而增大,并且送进量的增大还会显著增加管材的回弹量.借助试验轧机对不同送进量下皮尔格冷轧管进行轧制试验,对试验得到的管材进行尺寸和残余应力测量,测量结果与有限元仿真结果基本一致,为皮尔格轧制过程不同送进量的选择提供依据.      

冷轧工艺参数对TA18钛合金管材金属流动及成形载荷的影响规律

管材周期式冷轧成形过程是一个复杂的减径、减壁过程,由于轧辊孔型复杂,轧制过程中管坯的塑性变形也较复杂,各种成形工艺参数的选择往往都是经长期实践经验积累得到的,对轧制过程缺乏规律性的认识及定量的分析。本研究则借助三维有限元软件DEFORM-3D再现了冷轧成形过程,对成形过程中金属的流动情况、管材的应力应变分布以及成形载荷进行了深入分析。结果表明:轧制速度和摩擦系数增大会引起径向拉应变和环向压应变减小,送进量增加则使得两者均增大。此外,送进量和摩擦系数增大会显著增加成形载荷。     

基于DOE的锆合金包壳管冷轧质量分析及改善

为了提高锆合金包壳管的冷轧质量,通过统计过程控制技术和工序能力分析研究了锆合金包壳管冷轧后的壁厚偏差问题,并基于试验设计(design of experiment, DOE)技术对皮格尔冷轧工艺进行了优化。包壳管冷轧质量分析和工艺优化试验的结果表明,轧制前管材的壁厚偏差和送进量对轧制后的管材壁厚偏差有显著影响;当轧制前管材壁厚偏差<0.3 mm、壁厚变形量为65%、送进量为1.0 mm/次时,轧制后的管材壁厚偏差最小;通过轧制工艺优化后,反映壁厚偏差离散性的极差平均值由0.036减小到0.018,极差波动也明显减小,轧制质量显著提高;当轧制管材壁厚变形量一定时,对轧制前壁厚偏差较大的管材,采用小送进量轧制,可减小轧制后管材的壁厚偏差,达到提高锆合金包壳管材质量的目的。     

张力减径机不同孔型横向壁厚分布的有限元模拟分析

借助有限元分析软件模拟钢管张力减径的轧制过程,由3种不同张力减径机孔型轧制的同一规格钢管产品的横向壁厚分布的比较表明,采用宝钢专有技术设计的新孔型轧制的钢管与原有的德国传统孔型轧制的钢管相比,其横向壁厚较为均匀,并对钢管"辊印"缺馅的产生有抑制作用.     

厚壁无缝钢管张减过程横向壁厚不均研究

为解决热轧厚壁无缝钢管横向壁厚分布不均的问题,建立三维热力耦合有限元模型,对张力减径轧制过程进行了动态模拟,并结合工业试验验证仿真模型.根据仿真结果分析了轧制过程中温度、应变和摩擦力的分布,研究了单道次轧制时金属的径向和周向流动规律,并结合整个轧制过程对金属的横向流动及壁厚不均的形成过程进行了分析,研究了轧制过程中温度对金属流动行为的影响,从而总结出横向壁厚分布不均的原因.结果表明:(1)在经过单道次轧制时,金属的周向流动为从孔型顶部流向辊缝,对应孔型角±30°位置处金属的周向流动最活跃,靠近孔型顶部和辊缝位置的金属周向流动性较差.但从整个轧制过程来看,金属总的周向流动为从孔型顶部和辊缝向孔型角±30°位置处流动,从而导致孔型角±30°位置处的壁厚比孔型顶部和辊缝位置要厚.(2)温度分布对金属横向流动有重大影响.由于塑性功换热的原因,孔型角±30°位置处金属的温度比辊缝和孔型顶部处高,此处金属较软,阻力较小,孔型顶部和辊缝处金属向此处的流动性增强,导致钢管截面呈内边方形.      

铝合金管材空拉减径时受力情况和壁厚变化分析

通过分析铝合金管材空拉减径时,不同直径、壁厚、减径量、直径与壁厚比对管材内部金属受力的影响,分析得出空拉减径后管材壁厚的变化规律。     

扩径法在大口径铜管生产中的应用

在紫铜管生产中,可采用扩径的方法生产所需超大直径管材。扩径法使用的工具为扩径芯头。紫铜管可连续多遍扩径。扩径后管坯的壁厚减薄,长度减短,壁厚偏心率增加。     

TC2钛合金管材工艺研究

对TC2钛合金管材研制中的两辊温轧、多辊冷轧变形程度及直径壁厚变形匹配关系、温轧加热温度、中间及成品退火温度、化学成分等对管材加工成形质量、组织性能等的影响进行了研究.研究结果显示,该合金两辊温轧、多辊冷轧性能优良,在直径壁厚变形匹配合理的条件下,温轧和冷轧道次变形达40%和30%时,未产生轧制开裂等加工缺陷:温轧加热温度550℃～650℃时,Al,Mn含量控制在标准中上限,Fe,0含量适中:退火温度850℃～900℃时,轧制产品质量和各项性能指标可满足技术标准要求.     

TC2钛合金管材工艺研究

对TC2钛合金管材研制中的两辊温轧、多辊冷轧变形程度及直径壁厚变形匹配关系、温轧加热温度、中间及成品退火温度、化学成分等对管材加工成形质量、组织性能等的影响进行了研究。研究结果显示,该合金两辊温轧、多辊冷轧性能优良,在直径壁厚变形匹配合理的条件下,温轧和冷轧道次变形达40％和30％时,未产生轧制开裂等加工缺陷;温轧加热温度550℃～650℃时,Al,Mn含量控制在标准中上限,Fe,O含量适中;退火温度850℃～900℃时,轧制产品质量和各项性能指标可满足技术标准要求。     

TC2钛合金管材工艺研究

对TC2钛合金管材研制中的两辊温轧、多辊冷轧变形程度及直径壁厚变形匹配关系、温轧加热温度、中间及成品退火温度、化学成分等对管材加工成形质量、组织性能等的影响进行了研究。研究结果显示，该合金两辊温轧、多辊冷轧性能优良，在直径壁厚变形匹配合理的条件下，温轧和冷轧道次变形达40％和30％时，未产生轧制开裂等加工缺陷；温轧加热温度550℃—650℃时，Al，Mn含量控制在标准中上限，Fe，O含量适中；退火温度850℃—900℃时，轧制产品质量和各项性能指标可满足技术标准要求。     

椭圆孔型张减过程模拟及横向壁厚分布预测

通过对宝钢钢管厂１５２．５ＢＯ椭圆孔型系统主变形机架生产不同壁厚管子的轧制过程进行三维弹塑性有限元模拟,得出经减径后管子沿圆周方向的壁厚分布不均,产生内多边形的缺陷,随着总减径率和壁厚的增加,引起内多边形的程度增大。根据模拟结果对１５２．５ＢＯ椭圆孔型系生产不同规格的管子引起管子在沿圆周方向的壁厚不均进行预测。     

二辊周期式双回转双送进冷轧管机轧制力分析

研究冷轧管机的轧制力为正确地确定变形参数和主传动电机功率提供理论依据 ,对双回转双送进冷轧管机孔型进行分析的基础上 ,以不锈钢和紫铜为例 ,计算了一个轧制周期中正、返行程的轧制力 ,并分析了轧制力与变形程度、轧制力与送进量间的关系。     

皮尔格冷轧异型管孔型设计

采用经典孔型的皮尔格冷轧机进行轧制,经常出现轧件表面质量较差和轧辊开裂的情况。由于轧制过程较为复杂,理论计算难以实现轧制过程数值分析,所以本文采用Solid Works对轧机以及轧件建模并使用ABAQUS仿真分析。本文对实际生产中的皮尔格冷轧管机轧制过程进行了仿真分析,得到其轧制规律、成品管质量缺陷和轧辊开裂的原因。提出新的孔型设计理念并建模仿真,得出新型孔型在轧辊强度和轧件质量上的优势。     

钢管连轧过程中机架孔型参数优化

为了优化某限动芯棒连轧管机的孔型参数,利用正交试验参数优化方法,结合钢管热连轧有限元模拟分析,研究轧辊孔型参数(脱离角、脱离比、过渡圆角半径、辊缝值)对轧制所得钢管的尺寸精度和轧制过程中力能参数的影响,分析各参数影响的显著性,确定各因素的优化组合.结果表明:辊缝值对外径椭圆度、壁厚不均度和轧制力矩的影响最为显著,脱离角的影响居于次位,而脱离比对外径椭圆度、轧制力、轧制力矩的影响最小.根据影响规律获得较优参数组合:脱离角35°、脱离比2.25、过渡圆角半径5mm、辊缝值35 mm.对比仿真结果,优化后的钢管尺寸精度较优化前有明显提高.     

CT20钛合金挤压管坯冷轧过程中的组织演化

采用包套挤压方式制备CT20钛合金管坯,经两道次两辊开坯轧制和一道次多辊精轧获得85 mm×2.5 mm成品管材。研究了开坯、精轧一系列冷轧变形过程中的组织形态和室温力学性能变化,建立了挤压管坯加工过程的组织演变模型。结果表明:挤压制备的CT20钛合金管坯,其组织为细小均匀的网篮组织;对CT20钛合管坯进行大变形率(ε总=70%)的两辊开坯轧制,能够获得细晶组织;多辊精轧管材加工态组织与上道次冷轧态组织相比变化不大,经900℃退火后形成均匀的等轴组织。     

空拉管材壁厚变化的上限法分析

采用上限法,利用连续速度场模式对管材空拉的过程中壁厚的变化进行了分析,通过优化计算所得到的管材壁厚计算值与实验值基本一致,并证实了管材的径厚比(D/s)对空拉壁厚变化的影响。     

冷轧不锈钢管残余应力有限元模拟分析

利用DEFORM-3D有限元模拟软件对二辊皮尔格冷轧过程进行了完整的模拟仿真,以皮尔格冷轧304不锈钢管为例建立了三维有限元模型,通过有限元软件后处理模块对模拟过程中数据进行提取,得到了整个轧制过程中钢管表面残余应力状态。     

无缝钢管回退式芯棒二辊连轧特性分析

利用有限元软件MSC.Superform对回退式芯棒钢管连轧过程进行数值模拟,探究回退式芯棒二辊连轧钢管的金属变形、力能参数及运动学特点。结果表明:与全浮动芯棒相比,回退式芯棒轧制时金属横向流动较小,降低了孔型开口处金属过充倾向;钢管平均壁厚偏薄,促进了钢管减壁,但可能会造成壁厚收缩;轧制力有一定的降低。与限动式芯棒相比,芯棒轴向力较大,钢管易发生抱棒。     

冷轧工艺对TA21小规格钛合金管组织和性能影响

针对TA21合金管材的使用特性，在小规格管材轧制工艺上进行针对性研究。通过选取不同的加工率ε值与减壁率和减径率之比Q值进行冷轧制工艺生产试验，得到ε值和Q值与TA21组织和力学性能之间的关系。并据其在冷轧制工艺中的实际情况，制定合理的工艺参数，以获得具有稳定良好力学性能加工材。     

无缝钢管张减过程壁厚前馈自适应控制

介绍了宝钢分公司钢管厂在无缝钢管张减过程壁厚控制中实现的前馈自适应控制技术。该技术利用准确料流跟踪所获得的对应来料荒管的管坯称重、连轧机后的测长数据,计算得到来料荒管的壁厚数据,然后根据张减机壁厚分布规律与钢管初始壁厚的关系,在轧制过程中在线计算和调整对应的各机架轧辊的轧制转速分布,实现张减机平均壁厚的前馈自适应控制,尽量减少由来料荒管壁厚偏差所造成的张减成品钢管壁厚偏差。