有限元数值模拟方法在连轧管孔型设计中的应用

介绍了有限元法在连轧管孔型设计中的应用,分析了全浮芯棒连轧时金属流动特性,讨论了轧辊工作直径的确定方法.针对难轧钢种的钢管连轧,以减轻钢管内表裂纹缺陷为目标,借助于有限元数值模拟对连轧孔型进行了优化设计.试轧结果表明,新设计的孔型使T91钢管的内表缺陷大幅下降,经高压锅炉管精整线超声波探伤检验,合格率(绝对值)提高36.77%,对难轧钢种具有很强的适应性.     

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。     

无缝钢管连轧过程数值模拟及参数优化

 针对目前MPM限动芯棒机组连轧过程由于轧制负荷和轧辊速度不匹配容易引起的轧机效率低、钢管金属堆积、拉裂、拉凹等问题,采用相对等负荷的设计方法建立数值模拟方案,研究关键的可调参数(辊缝值和轧制速度)对连轧力及金属堆拉的影响。研究结果表明：适当增大受轧制力过大的轧辊辊缝值,可以减少其轧制力,反之,可以增大轧制力,调整产生堆拉现象的对应轧辊的轧制速度,解决金属堆拉的问题。通过现场试验数据验证了有限元模型的正确性。根据优化后获得的参数,建立模型并对轧制力进行了模拟分析比较。     

短流程生产无缝钢管的斜连轧工艺

 为解决利用斜轧方法生产热塑性较差、难变形、高合金的无缝管材问题,研究了一种短流程生产无缝钢管的新工艺,即斜连轧工艺,它将传统的穿孔和轧管放置在一道工序中完成,是对两步法生产无缝钢管工艺的探索。首先利用有限元软件对斜连轧工艺进行探索性研究,分析了温度场等的分布情况。进而在斜连轧试验台上对斜连轧工艺展开试验,试验表明,斜连轧工艺能够穿轧出无缝钢管。研究初步获得了新工艺的基本规律,验证了斜连轧工艺的可行性,这种工艺的发展能够有效提高管材产品的质量和生产效率。     

数值模拟技术在冶金行业中的应用

阐述了数值模拟技术的发展历程,并对目前数值模拟软件在冶金机械设计中的应用情况进行了分析。     

推动模型在棒线材轧制过程模拟中的应用

基于三维热一机耦合有限元分析方法建立了刚性体推动模型，模拟棒线材多道次连轧过程。刚性体推动模型与常规有限元模型的比较结果说明刚性体推动模型可以在获得相同的精度前提下，显著地提高运算效率。将所建立的有限元模型应用于304不锈钢粗轧过程的数值模拟，得到了轧件6道次连轧过程的温度场、应变场和轧件的变形过程，并比较了各道次的轧制力模拟结果和轧机许用轧制力。温度场的模拟结果与测量结果的比较证明了模型的可靠性。     

无缝钢管张力减径有限元模拟的摩擦模型及其应用

采用在轧辊和钢管之间附加一层动态接触摩擦单元的方法,建立了钢管张力减径过程有限元模拟的摩擦模型.通过判断摩擦单元与轧辊的接触或脱离情况(不必确定摩擦力的大小和方向),利用其剪切变形来模拟轧辊与钢管接触表面的摩擦作用,实现了钢管产品张力减径过程的快速准确预报.     

有限元数值模拟在连铸中间包操作中的应用

建立了三维湍流数学模型,应用有限元软件对连铸中间包内的流场进行了数值模拟,研究了中间包液面深度对中间包流场的影响.计算结果表明,中间包的液面应保持适当高度,过低容易引起中间包液面不稳,不利于夹杂物上浮;过高则容易引起溢钢.     

全浮动芯棒连轧管过程三维热力耦合有限元模拟

应用三维热力耦合弹塑性有限元模拟仿真及其接触分析技术,建立了全浮动芯棒连轧管过程有限元模型及其摩擦、传热和接触等重要边界条件.针对八机架椭圆-圆型孔系全浮动芯棒连轧管过程,实现了全三维热力耦合弹塑性有限元模拟仿真.获得了连轧管过程的应力场、应变场、温度场及轧制力学参数的变化特点.揭示了钢管连轧过程中浮动芯棒速度变化及荒管外径和壁厚分布变化的规律.     

GCr15轴承钢棒材连轧过程的有限元模拟

通过Gleeble-1500热模拟试验机对GCr15轴承钢(/%:0.99C,0.31Mn,0.24Si,0.010P,0.003S,1.44Cr,0.01V)热轧材进行800~1 150℃,变形速率0.1~3 s~(-1),变形量0.7的等温压缩变形试验。采用已建立的Hensel/Spittel变形抗力模型,运用LARSTRAN/SHAPE有限元模拟软件对200 mm×200 mm连铸方坯连轧Φ70 mm GCr15轴承钢棒材10道次热连轧过程进行三维热力耦合有限元模拟。通过分析各道次轧件温度场、应力应变场、宽展及轧制力参数的变化规律,预测了轧件在第5道次最有可能在角部出现裂纹,因此在轧制过程应减小第5道次变形量,防止产生裂纹;各道次出口处轧件横截面宽度、高度尺寸的模拟值与实测值的相对误差分别为0.40%~5.90%和0.28%~6.11%。     

柳钢全连续棒材轧制技术的应用

介绍了柳钢全连续棒材生产线的工艺、设备、控制系统的设计和性能特点，分析了从1999年底投产以来的生产情况及存在问题，对孔型系统、导卫系统、小规格单线产量低等问题进行了改造。在该生产线产能达到60万t后，通过时其进行高效化改造，并把推钢式加热炉改造为步进梁式加热炉，使综合生产能力提高了19.5％。对全连续棒材轧制技术在柳钢的应用以及技术创新点进行了总结。     

冷连轧的静态模拟

以来料厚度差作为干扰量,对冷连轧进行了静态模拟。     

棒材连轧过程中温降的计算机模拟

用有限元法分析了棒材连轧时轧件温度的变化规律。随着轧制速度的提高，成品终轧温度明显升高，头尾温差大幅度减小；由于变形热的作用，变形量的分配及轧机的布置对轧件温降也有较大影响。通过对典型工艺下轧件温度所进行的现场实测，表明计算值与实测值吻合。     

高合金无缝管管坯生产新工艺的研究

研究了电磁离心复合外场下形成的0Cr17Mn14Mo2N不锈钢管坯的凝固组织与力学性能。实验结果表明，在离心铸造过程中施加合适的磁感强度能够有效地改善0Cr17Mn14Mo2N不锈钢管坯的凝固组织，并使其冲击韧性、伸长率分别由普通离心铸态管坯的37J／cm^2和40％增大到119J／cm^2和56％。进而利用该工艺制取的铸态管坯成功地生产出0Cr17Mn14Mo2N无缝管材。     

关于连铸坯凝固传热有限元数值模拟的研究

建立了结晶器内连铸坯凝固传热的有限元数值计算模型，并就模型中两种凝固潜热处理方法，两种三点时间格式以及两种热容矩阵的应用进行了比较，同时研究了时间步长和计算网格大小对数值模拟结果的影响。     

热轧带钢温度场数值模拟研究现状

综述了热轧带钢温度场数值模拟的研究现状，包括加热炉内钢坯加热、轧制过程轧制件传热，层流冷却过程带钢数值模拟等研究。利用有限差分法分法或有限元法模拟扎件的温度变化，能有效优化轧制工艺，提高产品质量，对生产有重要指导意义。     

轧制过程分析工具—热连轧轧制力模型校正软件

在分析影响轧制力计算精度的诸因素基础上，提出一种模拟方法来校正热连轧精轧机组轧制力数学模型组，并利用实测数据结合操作经验增加了修正因子，提高了模型组的计算精度。采用该模拟软件，可对流动应力模型影响轧制力的程度进行分析，也可对传热模型影响轧制力的程度进行分析。     

连铸结晶器铜板温度场数值模拟研究

通过对板坯结晶器铜板温度场的模拟，提出了降低铜板温度的措施，这对提高铜板寿命和改善铸坯质量有重要作用。     

冷轧机穿带新工艺的应用研究

通过对某轧钢厂冷连轧机的穿带工艺及轧制参数的研究 ,找出了影响顺利穿带的主要因素 ,提出了应对措施。结合轧机自身的特点 ,在操作工艺和计算模型方面作了改进。采用比出口处带钢目标厚度较厚的设定值穿带 ,再逐步过渡到目标值的方法可改善穿带过程 ,减少穿带时间。还对穿带所用厚度的计算模型进行了初步探讨     

冷连轧带钢轧制节奏计算和仿真系统研究

冷连轧计算机控制系统是冷轧生产中的重要组成部分,设定值计算又是控制系统的核心内容,为此,对冷轧计算机控制系统中的力度参数设定值预计算部分进行了仿真,并根据仿真结果对带钢轧制节奏问题进行了研究,根据工艺推导出轧制节奏中最大轧制速度的模型计算方法,并就业模型进行了仿真,结果表明,仿真系统的计算完全符合现场带钢实际运行状况。