基于曲率积分的Q235/S304复合板矫直压下量分析

根据弹塑性弯曲理论,利用曲率积分理论进行压下量的计算。建立双金属复合板在矫直过程中的三维动态有限元模型,通过仿真分析复合板在矫直过程中不同压下规程下纵向位移的变化规律以及对残余应力的影响。研究表明,矫直过程中,初始道次消除部分初始浪形,适当增大后续道次的反弯会很大程度上减小矫直后板材的凸度,板材残余应力较小且分布较均匀,矫直后复合板材的平直度符合国家标准。     

基于有限元法的拉伸弯曲矫直过程板形控制分析

 板形是带钢质量的重要判定指标,常见的板形缺陷有边浪、中浪、1/4浪等,其实质是残余应力在带宽上的分布不均。拉伸弯曲矫直机通过张力辊组、弯曲辊组和较真辊组的共同作用,使带钢在低于屈服强度的张力作用下发生塑性延伸,从而有效消除浪形缺陷,改善板形,提高带钢质量。然而在拉伸弯曲矫直机的设计和使用过程中,对拉伸弯曲矫直机参数的调整多基于经验,缺少理论指导。为了定量分析拉伸弯曲矫直机参数对浪形缺陷的改善效果,使拉伸弯曲矫直机在实际生产中发挥更好的作用,以某1 450 mm带钢酸洗冷轧生产线上的拉伸弯曲矫直机为研究对象,使用有限元软件ANSYS/LS-DYNA基于三维弹塑性有限元法建立了拉伸弯曲矫直机模型,对拉伸弯曲矫直机矫直过程进行了模拟,分析了张力和插入深度对初始浪形分别为边浪和中浪的带钢矫直后板形的影响规律。结果表明,经过拉伸弯曲矫直的带钢浪形缺陷得到显著改善;插入深度和张力对初始浪形缺陷分别为边浪和中浪的带钢板形的影响规律一致;3个辊组中矫直辊组的插入深度是影响带钢板形的主要因素,随着矫直辊组插入深度增大,带钢矫直后板形由边浪转变为平直,且随着矫直辊插入深度进一步增大,板形又由平直转变为边浪;随着入口张力增大,带钢矫直后板形由边浪转变为中浪。     

基于压力弹塑性变形中性层偏移模型的构建与验证

大截面棒材矫直过程中性层偏移明显,对二辊矫直辊辊型及棒材直线度的影响较大.依据三点弯曲理论建立了棒材矫直过程中基于压力弹塑性变形的中性层偏移量理论计算模型,结合室温拉伸和弯曲试验,研究了棒材矫直过程中性层偏移规律.结果表明:反弯半径和棒材力学性能对中性层偏移值的影响显著,反弯半径越小,则中性层偏移量越大;强度较低、塑性较强的材料,中性层偏移量较大.通过弯曲试验,验证了该模型的可靠性及其适用范围.      

棒材二辊矫直过程曲率的全流程定量解析

为了摸清棒材斜辊矫直过程中各曲率的变化规律,应用小曲率平面弯曲弹复理论以及棒材弯曲弹复的曲率方程式,实现棒材一次反弯弹复的计算模型,基于棒材每旋转半周反弯一次的规律以及上一次弹复后的残余曲率认为是下一次弯曲的原始曲率,建立棒材全流程二辊矫直过程弯曲弹复模型,获得整个矫直过程中原始曲率、弯曲曲率、弹复曲率以及残余曲率的演变过程,得到棒材最终的残余曲率.应用该理论模型对现场生产过程进行了计算,与现场结果一致,验证了理论模型的正确性.应用所建立的理论模型对不同直径、不同材料屈服强度、不同原始挠度的棒材矫直过程分别进行分析,获得了不同来料参数情况下矫直过程的变形规律.该模型可以为二辊矫直机辊型优化设计与工艺参数计算提供理论依据.      

多辊矫直工艺参数对带钢出口张力影响研究

为了明确6辊矫直机在不同工况下张力变化规律，进而有效提出矫直策略，利用ABAQUS弹塑性有限元软件，以某厂6辊张力矫直机为仿真对象，建立了带钢矫直过程的二维弹塑性仿真。通过大量不同工况下的仿真分析，探索带钢出口张应力与工艺设定辊缝值的大小、入口张应力、待矫直带钢的带钢厚度和屈服强度的关系。结果表明，带钢出入口张力比随总辊缝、屈服强度、厚度的增加而线性增大，随入口张应力的增大而减小。本工作可优化矫直工艺参数，为提高矫直效率奠定理论基础与应用指导思路。     

钢管压力矫直行程计算公式的理论研究

从弹塑性弯曲理论出发,以压力矫直过程中载荷-挠度模型为基础,推导出了压力矫直行程与钢管初始弯曲量的关系式。为了弥补简化假设带来的误差,引入了修正量b0,并用生产数据对压力矫直行程的关系式进行回归分析,得出了压力矫直行程的计算公式。结果表明,压力矫直行程与两支点的间距、材料的屈服强度正相关,与钢管的外径、弹性模量负相关。应用该公式可快速计算出钢管的压力矫直行程,有效提高钢管的压力矫直效率,减少重复劳动。     

薄带材浪形缺陷生成与拉伸矫直过程数值仿真

基于ABAQUS有限元软件建立了薄带材浪形生成与拉伸过程有限元模型,研究了带材在初应变作用下的浪形缺陷生成规律及其在张力拉伸作用下的应力特性及其变形行为,并进一步分析了浪形缺陷拉伸矫直矫平功效的主要影响因素及其影响规律.薄带钢变形过程可分为浪形生缺陷生成、拉伸矫直和弹性回复三个阶段.针对薄钢带弹性后屈曲浪形和铝带弹塑性后屈曲浪形两类典型浪形形式,研究了浪形缺陷在后屈曲和拉伸变形阶段的浪形陡度变化与系统能量变化规律.研究表明:弹性后屈曲浪形在拉伸矫直过程中浪数和浪高均发生变化,而弹塑性后屈曲浪形仅发生浪高的连续变化.弹性后屈曲浪形矫直后的残余应力分布形式与初始应力分布类似,而弹塑性后屈曲浪形的残余应力分布发生显著差异.浪形缺陷的残余陡度随初始浪形陡度增大而增大,随带厚增加而减小,且弹塑性后屈曲浪形缺陷的矫直效果更为显著.      

棒材二辊矫直机辊型曲线与矫直精度分析

 为了改进二辊棒材矫直机矫直质量,从弹塑性弯曲理论出发,用Matlab求解双曲线和三曲率二辊矫直机辊型曲线,并绘制相应的辊型图。分别计算了双曲线和三曲率辊型曲线的矫直精度,结果表明三曲率辊型曲线矫直精度高于双曲线辊型曲线的矫直精度。综合考虑棒材的弹塑性变形,基于有限元MARC平台,根据具体实例建立了棒材二辊矫直弹塑性模型,并对其矫直过程进行模拟,分析了棒材在矫直过程中各种参量的变化。对比分析不同辊型下棒材矫直效果,三曲率辊型矫直效果要好于双曲线辊型,可为实际生产提供理论指导。     

薄壁管矫直过程中性层位移解析

为进一步揭示薄壁金属管材矫直变形机理,基于薄壁构件弹塑性理论及相关假设建立了薄壁管材矫直变形区的应力应变关系模型,基于此完成了矫直过程应变中性层位移模型的解析,通过对模型变化趋势的分析,证明了位移量随相对反弯半径的增大而减小,并给出了不同金属材料位移模型的应用方法,为深入研究薄壁管材的矫直机理和变形过程提供了理论依据。     

用弹塑性有限元模拟双金属复合板轧制

应用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA对双金属复合板的轧制过程进行了数值模拟，获得了单位轧制压力的分布情况，并由此计算出双金属复合板的轧制力，模拟结果证实了应用显式动力学弹塑性有限元法模拟双金属复合板轧制的可行性，且计算所得轧制力与实验结果吻合较好。     

非对称热轧单面不锈钢-碳钢复合板生产工艺研究

釆用“电子束真空焊接制坯+热轧”的工艺在钢厂热连轧生产线上进行了“316L不锈钢+Q345C碳 钢”的单面不锈钢复合板热轧生产。采用非对称制坯及异步轧制的手段生产出了高品质单面不锈钢复合板,所生 产的不锈钢复合板界面剪切强度大于320 MPa、屈服强度大于370 MPa、抗拉强度大于520 MPa、断后伸长率大于 30%,各项指标均达到GB/T8165-2008的要求。不锈钢层和碳钢层结合度良好,复合界面平直,无明显缺陷,不锈 钢与碳钢之间实现了良好的冶金结合,结合率达100% 。     

不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程板形翘曲行为

 针对不锈钢/碳钢复合板在平整轧制过程中极易出现不均匀延伸并导致板形翘曲的行为,建立了不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程的有限元数值模拟模型,对已实现工业化批量生产的不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程的不均匀变形行为及其可能导致的板形翘曲缺陷进行数值模拟研究。在此基础上,对比分析了均质板、非对称不锈钢/碳钢复合板以及对称不锈钢/碳钢/不锈钢复合板平整轧制过程板形的遗传与演变规律,发现仅非对称不锈钢/碳钢复合板在平整轧制过程中极易产生板形翘曲缺陷,同时对比分析了平整和常规轧制对非对称不锈钢/碳钢复合板轧后翘曲缺陷的影响。揭示了不锈钢/碳钢复合板厚向分层特征以及复合板尺寸参数、平整工艺和平整机设备参数等对其板形翘曲缺陷的影响规律,研究表明,对复合板尺寸参数而言,平整过后翘曲高度与厚度比呈正比。对于平整工艺而言,当等张力平整轧制时,平整过后翘曲高度与张力呈正比;当不等张力平整轧制时,前张力的变化对平整过后翘曲缺陷的影响较大;同时平整过后翘曲高度与轧辊和碳钢层表面摩擦因数呈反比。对平整设备参数而言,平整过后翘曲高度与碳钢层表面接触的轧辊辊径、入口侧防皱辊抬起高度以及不锈钢层表面接触轧辊偏向入口侧的距离均呈正比关系。最后,采用轧制试验对数值模拟结果进行了验证,证明了复合板平整轧制模型的准确性。基于上述研究结果,提出了相应的工艺对策,为金属复合板平整轧制过程的板形翘曲控制提供了理论依据。     

冷轧不锈钢-碳钢复合板弯曲裂纹的分析

通过“爆炸+轧制”法生产的0.80～1.20mm的304不锈钢碳钢(Q235A,08Al)304不锈钢复合板的厚度比例为1∶10∶1,该板在建筑门窗幕墙和日用炊具领域有广泛应用前景。冷弯试样产生裂纹的分析结果表明,基板含碳量高的Q235A钢(0.16%C)比基板含碳量低的08Al钢(0.06%C)出现裂纹的几率大,并且钢中夹杂物、钢的晶粒度和热处理工艺均影响冷轧复合板的弯曲性能。通过选择08Al钢为基层板,控制1050℃热处理工艺,使晶粒度级别≤8级,可明显改善冷轧复合钢板的弯曲性能。     

TMCP工艺轧制桥梁用不锈钢复合板的组织与性能

为了获得桥梁用不锈钢复合板良好的综合性能,采用控轧控冷(thermal mechanical control process,简称TMCP)工艺轧制了桥梁用不锈钢复合板316L+Q370qD,利用金相、扫描、拉伸、冲击、弯曲、剪切和晶间腐蚀等手段研究了该复合板的组织与性能。结果表明,316L+Q370qD桥梁用不锈钢复合板的界面实现了完全冶金结合,未发现孔洞、裂纹等缺陷以及大颗粒的析出物及氧化物夹杂等;复合板的屈服强度为421~446MPa,伸长率为24.0%~28.0%,-20℃纵向冲击吸收能量平均值为200J,180°内、外弯曲合格,平均剪切强度为412 MPa,复合板的各项力学性能均满足GB/T 8165—2008《不锈钢复合钢板和钢带》标准要求。按照GB/T 4334—2008方法 E进行晶间腐蚀试验,复层不锈钢316L未出现晶间腐蚀现象,具有良好的耐晶间腐蚀性能。     

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According to the elastic- plastic bending theory, the straightening reduction could be calculated by the curvature integral method. The 3D dynamic finite element model of bimetal composite plate was established during straightening process. And then the change rules of longitudinal displacement of composite plate and the influence on the residual stress of composite plate under different reduction procedures during straightening process were analyzed by simulation. The results show that the part of the initial wave shape can be eliminated in initial pass time, and the crown of straightened plates can be largely reduced after properly increasing the subsequent inflection during the straightening process, residual stress of the plate is small and uniformly distributed. The flatness of straightened composite plate is complied with the national standards.     

钛钢复合板弯曲过程的扫描电镜原位观察

为了研究钛钢复合板在弯曲过程中的断裂行为,利用扫描电镜原位观察了爆炸和爆炸-轧制两种工艺生产的钛钢复合板在弯曲过程中裂纹的萌生和扩展.结果表明:外弯过程裂纹萌生的角度小于内弯过程,钛钢复合板内弯比外弯具有更强的抗裂纹产生能力.在爆炸钛钢复合板的弯曲过程中,裂纹主要在波头的界面结合处和漩涡中心处萌生;在爆炸-轧制钛钢复合板的弯曲过程中,裂纹在Ti-Fe金属间化合物硬块界面处萌生.产生裂纹的主要原因爆炸钛钢复合板的波头界面结合处和漩涡中心处、爆炸-轧制钛钢复合板的界面块状Ti-Fe金属间化合物具有较高的硬度,在变形的过程中难以协调变形.      

真空制坯热轧钛/钢复合板工艺及性能

钛/钢复合板的需求量日益增多，真空制坯热轧复合法（VRC）是制备高性能钛/钢复合板的有效工艺。介绍了钛/钢复合板制备工艺的国内外现状和工艺特点。依托863重点项目“钛/钢复合板研究与生产技术开发”和十三五重大课题“容器板轧制复合原理与关键技术”，利用真空制坯热轧复合法（VRC）在实验室和钢厂进行了一系列钛/钢复合板的轧制试验，对复合板的界面组织与力学性能进行了分析。实验室制备的钛/钢复合板，界面生成了明显的TiC层，未发现氧化物等杂质，断口有大量韧窝生成，复合界面平均拉剪强度达到了230MPa。钢厂试生产的钛/钢复合板，宽幅达到3500mm，界面生成连续的β- Ti层，拉剪断口未检测到氧化物，拉伸、冲击、弯曲等力学性能均满足国家标准，剪切强度均在196MPa以上，已达国内领先水平。     

非对称不锈钢热轧复合板材的纵向弯曲

在Ｎｉ－Ｃｒ不锈钢同压力容器钢复合轧制过程中，由于作为覆板的不锈钢和作为基板的压力容器钢的变形抗力不同，在常规的对称型轧机上热轧非对称型复合叠板时，将发生向变形抗力较大一侧的纵向弯曲。在随后的冷却过程中，因覆板与基板的热膨胀系数不同，上述弯曲有进一步加剧的倾向。本文对非对称型不锈钢热轧合板材的变形行为进行了分析，并提出了纵向弯曲模型，以寻求获得平直的复合板材的最佳生产工艺。     

热轧工艺对不锈钢包覆铁屑复合板性能的影响

 为了研究不锈钢与铁屑的复合性能,采用热轧方式,利用金属固态回收理念制备不锈钢包覆铁屑复合板。通过金相显微镜对不锈钢与铁屑的接触界面进行分析,采用剪切试验及拉伸试验对复合板进行性能测试,研究了热轧工艺条件对不锈钢和铁屑复合性能的影响。研究结果显示,较大单道次压下量仍未使两金属复合的原因是大压下量并不能使铁屑间孔洞完全消失,铁屑在宽展方向仍有流动空间。但当单道次压下量较小而累积压下量达到17 mm时,试件剪切强度为225 MPa,已达到国家规定。因此,一定的累积压下量是影响不锈钢与铁屑复合的关键因素之一。在铁屑中添加石墨粉可以改善材料的力学性能,提高轧后试件的抗拉强度和剪切强度,但会降低其伸长率。     

推/张力轧制不锈钢/碳钢复合钢筋的有限元模拟与实验研究

为了研究推/张力(0～15 MPa)对不锈钢(Cr18Ni8,2 mm壁厚管)/碳钢(0.06%～0.12%C,Φ16 mm,圆棒)复合钢筋轧制过程的影响,应用有限元软件Msc.Marc建立了复合钢筋轧制过程的有限元模型。通过模拟考察了推/张力对不锈钢/碳钢复合钢筋的宽展变形,结合面的接触应力和不锈钢圆周壁厚的影响,重点通过实验考察了推力轧制对两金属结合强度的影响。结果表明,施加张力后轧件宽展量减小,而施加推力后其值增加;不锈钢壳与碳钢芯间的接触应力随推力的增加、张力的降低而增大。推力轧制有利于两金属的复合,可以提高复合不锈钢和碳钢芯的结合强度。