U71Mn重轨BD1可逆轧制过程的有限元分析

利用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件对60 kg/m U71Mn重轨生产从铸坯出炉—高压水除鳞—BD1开坯直至BD2入口整个过程进行数值模拟。采用平/立交替代替道次翻钢的方式,保证了BD1可逆轧机数据的精确传递。分析了轧件在各道次变形区及轧后稳定断面处等效应力、等效应变的分布情况,得到了U71Mn重轨钢表面温降曲线及轧制压力曲线。结果表明:轧件表层与心部的应力、应变分布存在差异;稳定截面处第5道次侧面应力最大72.1MPa,且断面应变比较均匀;温度和轧制力计算结果与实测值吻合良好。     

60kg／m重轨全万能热轧过程的数值模拟

本文基于ANSYS/LS-DYNA非线性显式有限元软件,以60kg/m的重轨为研究对象,采用热力耦合的有限元方法研究了重轨在万能轧机组中粗轧孔型的变形过程.分析了典型道次的应力、轧制力分布,以及轧制参数对宽展的影响规律.     

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。     

不同轧制条件下半固态变形的三维有限元分析

为了探索半固态钢铁材料流变轧制工艺,利用MARC有限元软件对弹簧钢60Si2Mn半固态轧制过程进行了三维有限元模拟,分析了在平辊和孔型轧制条件下的应力、应变场.结果显示,采用多孔材料的几何模型和刚-粘塑性有限元模型,能够正确描述半固态轧制的热-力耦合问题,反映了半固态金属具有低流变应力和良好流动性的特征.与平辊轧制相比,在孔型中轧制,轧件变形区横截面上应力、应变场分布更均匀.模拟结果与试验结果相吻合,说明半固态材料适合在孔型中轧制.     

409L不锈钢热轧过程模拟

轧制压力是轧制过程中的重要参数之一,下压率、轧辊直径是影响轧制压力的重要因素.利用DEFORM-3D软件对409L不锈钢的轧制过程进行了有限元数值模拟.建立了下压率为10％、20％、30％,轧辊直径为300、350、400mm的数值模型.分析了不同参数下轧制过程中的轧制压力变化,以及轧制过程中应力、应变分布.模拟结果表明,轧制压力、应力、应变随下压率和轧辊直径的变化而变化,并呈现一定的变化规律.     

C19400铜板带可逆热轧有限元模型的建立及分析

基于企业生产工艺和三维有限元理论,通过DEFORM-3D平台建立了C19400铜板带可逆热轧有限元模型,并根据企业现场实测C19400铜板带轧制力验证了该模型的准确性。利用该模型模拟了前3道次热轧时C19400铜板带等效应变、等效应力、温度场和轧制力的变化情况。结果表明:计算轧制力与企业现场实测数据较为吻合,其中,3个道次的相关系数R分别为0.970,0.996和0.994,平均相对误差AARE分别为5.8%,3.3%和4.1%;等效应变分布较均匀,最大等效应变位于轧辊与轧件接触的棱边处,3个道次分别为0.568,1.283和2.130;最大等效应力位于轧件棱角处和轧辊与轧件接触的轧制区域,且以此区域为中心,等效应力向四周逐渐减小,最大等效应力为88.1 MPa。     

异步轧制AZ31镁合金板带的研究

通过DEFORM有限元软件模拟和实验,研究了对称轧制、同径异速与异径同速三种轧制工艺对AZ31镁合金轧制的影响,并对AZ31镁合金的边裂、等效应力、等效应变和等效应变速率进行了分析。结果表明:两种异步轧制工艺均有利于降低AZ31镁合金的轧制力和边裂;同步轧制时板材的等效应力、等效应变和等效应变速率在厚度方向上呈对称分布,而异步轧制则为不对称分布;两种异步轧制工艺对板材的等效应力、等效应变和等效应变速率也有较为明显的影响。     

Ⅰ型扁钢轧制工艺优化

应用MSC.Marc软件建立了Ⅰ型扁钢4道次连续轧制过程中的三维有限元模型。以坯料30 mm×6 mm、成品25 mm×5 mm×3 mm的Ⅰ型扁钢热轧过程为例,研究了该轧件在不同轧制温度和轧制速度下的等效应力、等效塑性应变以及轧制压力的变化规律。结果表明,当初轧温度1150℃、终轧速度1.1m/s时轧制压力较低且较平稳,轧件的等效应力、等效塑性应变分布比较均匀,可以有效地改善产品质量。     

轧制温度对铝箔粗轧过程应力应变的影响

研究了轧制温度(350、400、450℃)对应力应变及损伤因子的影响规律。利用DEFORM-3D有限元软件模拟了铝箔坯料的热轧过程。分析了轧件表面不同位置点的应力应变以及损伤因子。结果表明,轧制温度对应变的影响较小,轧制温度450℃时等效应力和损伤因子最小。     

高温、中应变速率下预测四道次连续轧制力的流变应力方程(英文)

为了计算在应变速率100～400s-1、温度900～1050℃条件下四道次连续线材轧制过程中的轧制力,提出了一个流变应力方程。基本概念是对Shida模型和Misaka模型进行改进。通常用这2种模型建立的流变应力本构方程来描述高温材料在不同应变率下的变形行为。将改进模型与有限元方法相结合来计算应变速率100～400s-1、温度900～1050℃条件下的四道次连续轧制过程中的轧制力。测量材料在每个道次的轧制力和表面温度,并与预测值进行比较。结果表明,在高温、中应变速率条件下,Misaka模型比Shida模型更好。在900℃时,采用Misaka模型的轧制力误差为-5.7%。在1050℃时,采用Misaka模型的轧制力误差为-15.2%,而采用改进的Misaka模型的轧制力误差降低到1.8%。由此可以得出,对于高温、中应变速率的线材轧制过程,改进的Misaka模型能用来预测高温材料的变形行为。     

重轨轨头廓形尺寸精度控制的有限元分析

重轨轨头的廓形精度是衡量高速铁路用钢轨质量水平的重要指标之一。采用有限元方法对半万能工艺下UF轧制过程进行了模拟,通过对比实验,分析了来料宽度、水平辊压下量及腹高差值变化对轨头与轨腰间金属横向流动及轨头廓形成形精度的影响。结果表明,轨头部分来料宽度变化对轨头与轨腰间金属横向流动基本无影响;水平辊压下使轨腰金属向轨头流动,使轨头展宽量增大;腹高差值使轨头金属向轨腰流动,使轨头展宽量减小,在两者综合作用下,轨头金属最终向轨腰流动,造成轨头金属量减少,孔型设计时应考虑此偏差造成的头腰延伸率不匹配及廓形充满度问题。轨头部分来料宽度变化会直接改变轨头金属量进而影响其廓形精度,孔型过充满后,来料宽度增加引起的轨头展宽量显著增加;腹高差值过大或水平辊压下量过大均会加剧轨头与轨腰间金属横向流动,不利于降低钢轨轧后残余应力。     

万能孔型轧制高精度重轨的研究

阐述了目前市场急需的高质量重轨必须实现高精度轧制,我国现有重轨厂采用二辊孔型轧制难以满足要求。轧制高精度重轨的最好办法是使用万能精轧孔型;研究了万能轧机尺寸、孔型数量和孔型形状对重轨尺寸精度的影响,并在实验室进行了万能孔型轧制高精度重轨实验。     

钢轨万能轧制过程的数值模拟

用MARC有限元软件对钢轨的轧制过程进行了三维弹塑性有限元模拟,分析了钢轨的轧后变形、轧制状态下钢轨内部应力的分布以及轧后残余应力分布,为合理配置精轧前万能孔型,指导物理模拟,并为提高钢轨质量奠定了理论基础。     

无缝钢管斜轧单位轧制压力计算

基于斜轧工艺变形特点及斜轧轧制空间关系,采用工程塑性力学方法,建立斜轧轧制单位压力的解析计算方法。分析斜轧空间结构和变形特点及斜轧变形区内变形特征断面的几何关系、变形特征断面内变形单元切块的应力状态,建立变形单元切块的应力微分方程,并求解出斜轧变形区轧制单位压力的计算公式,最后用实例验证轧制单位压力的计算公式。该解析计算方法可用于一般斜轧轧制力能参数的计算,并对斜轧变形进行应力、应变分析。     

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。     

复合载荷作用下轮轨接触特性有限元分析

侧风及弯道情况下的横向力对轮轨接触特性产生重要影响,从而影响轮轨的使用寿命。同时考虑轮轨所受的垂向力和横向力,建立轮轨接触有限元模型。轮轨的材料本构模型选择弹塑性,采用罚函数法模拟车轮和轨道之间的接触关系。对不同垂向力及横向力作用的轮轨接触进行有限元仿真,分析轮轨接触部位的接触变形、等效应力以及塑性应变等随垂向力和横向力的变化规律。结果表明：轮轨最大接触压力、接触斑面积、最大Mises等效应力和最大Mises等效塑性应变都随垂向力近似呈线性增加,但垂向力主要影响接触斑面积和最大Mises等效塑性应变;轮轨Mises等效塑性应变最大值随横向力的增加近似呈线性增长,且塑性变形主要集中在钢轨的接触部位。     

用连铸坯生产重轨的研究与实践

简要介绍了包钢钢联轨梁轧钢厂连铸坯轧制重轨的工艺、设备 ,以及重轨产品的质量和力学性能。     

楔横轧大断面收缩率一次楔成形轧件心部质量规律及原因

为确定楔横轧大断面收缩率一次楔成形工艺心部质量的加工界限,对大断面收缩率下轧件心部质量规律进行了深入探索。采用实轧实验方法得到轧件心部最大孔洞面积数据;对比常规断面收缩率下轧件心部最大缺陷尺寸数据,得到大断面收缩率一次楔成形轧件的心部质量规律;并利用有限元数值模拟方法对大断面收缩率与常规断面收缩率轧件心部应力、应变进行对比分析,找出规律的原因。所得规律为,大断面收缩率轧制轧件心部质量整体好于常规断面收缩率轧制,另揭示出其原因为,大断面收缩率轧制轧件金属瞬时轴向流动量大,杆部中心剩余金属少,可供缺陷发展的空间也较小;不利于轧件心部质量的应力应变作用的时间较短,与工艺时间相同时刻常规断面收缩率的应力应变最大值相差比例也较小,静水压力在整个轧制过程中有利于轧件心部质量。     

连铸坯轧重轨变形规律有限元模拟

用ANSYS/LSDYNA对某厂所使用的重轨孔型中前两个箱型孔的变形分布进行了弹塑性有限元计算模拟。结果表明,用连铸坯取代初轧坯,如果前两个箱型孔孔型不进行相应的改变,轧件的应变比较小,难以确保重轨的质量。现有的孔型,使用初轧坯,对产品质量的影响不大。但是对于连铸坯,如果坯形和孔型均与初轧坯相同,轧件将产生内部缺陷。