H型钢万能轧制变形分析

借助有限元分析软件MSC.SuperForm2002对H型钢万能轧制进行了模拟,分析了金属变形特点.分析表明,由于变形条件不同,H型钢万能轧制腹板与翼缘变形不太一致.当腹板的延伸大于翼缘的延伸时,轧件出变形区后出现腹板增厚现象.为使腹板与翼缘延伸一致,避免轧制过程中出现缺陷,翼缘的压下率应大于腹板的压下率.     

热轧大型H型钢残余应力相关研究

在全轧程热力耦合计算结果的基础上,对大型H型钢冷却后的残余应力场进行仿真分析。得到了沿着长度方向大型H型钢腿腰连接部位及翼缘整体表现为拉应力、腹板为压应力的残余应力场计算结果。H型钢冷却过程中,腹板的残余压应力有可能导致腹板冷却波浪的产生。对使用过程中切割翼缘时残余应力场的转变过程进行仿真分析,得到当切口到达H型钢腿腰连接部位时,切口处拉应力突然增大的结果。切口处应力场的突然变化与腹板开裂直接相关,H型钢腹板的开裂属于脆性断裂。对控制大型H型钢残余应力的方法进行仿真研究,得到了通过翼缘外侧强制冷却改善残余应力分布的结果。     

H型钢热连轧过程的金属变形分析

借助有限元分析软件Abaqus/Explicit建立了中型H型钢连轧过程的有限元模型,通过截面控制技术实现了连轧过程的有限元模拟,着重分析了型钢热连轧过程中轧件金属的流动情况和变形规律.分析表明,由于变形条件不同,H型钢万能轧制腹板与翼缘变形不太一致,并且腹板与翼缘连接处金属变形最为复杂,轧边机轧制时主要对翼缘端部压下,制定规程时应以万能轧制时为主.研究为H型钢的轧制工艺、改进产品质量、合理制定万能压下规程提供了依据和参考.     

H型钢残余应力控制研究

建立成品规格为200 mm×200 mm×8 mm×12 mm的H型钢连轧模型,利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA对H型钢的连轧过程进行模拟,分析了H型钢万能轧制过程中腹板和翼缘的延伸不均匀、断面温差等对残余应力的影响。并通过金相观测实验,分析轧件有残余应力时微观组织与无残余应力时的不同。从有限元分析和实验结果可以看出,合理分配腹板和翼缘的压下量及控制冷却速度降低断面温差,可以降低H型钢残余应力。     

H型钢腹板和翼缘均匀延伸研究

H型钢腹板和翼缘在不同的变形区内变形,容易造成腹板和翼缘的不均匀变形。为了保证腹板和翼缘的均匀延伸,传统的方法是使翼缘的压下率比腹板的压下率大3%~5%,往往会出现波浪或裂纹。用实验的方法,改变翼缘和腹板延伸比,保证腹板和翼缘均匀延伸,因而提高了H型钢的轧制质量。并提出了推荐的轧制规程,为实际生产制定轧制规程提供依据。     

翼缘厚度80~120 mm重型热轧H型钢翼缘变形渗透研究

针对翼缘厚度80~120 mm重型热轧H型钢的开发,采用有限元模拟技术,对其变形过程进行了分析,研究了翼缘变形渗透情况。结果表明,翼缘厚度80~120 mm重型热轧H型钢变形后,距其翼缘内侧30%t_i处存在最小等效塑性应变区,即该部位变形渗透效果最差;成品翼缘厚大于100 mm时,翼缘心部与翼缘外侧总等效塑性应变均值之差约为0.10,变形渗透程度不良,在成品道次开轧前,将翼缘表面温度降至900 ℃左右,其变形渗透程度得到显著改善;成品翼缘厚小于100 mm时,随着中间坯翼缘厚度由95 mm减小至80 mm,其变形渗透良好,变形更加均匀。     

H型钢腹板冷却波浪的调整

针对H800mm×300mm×14mm×26mm及H700mm×300mm×13mm×24mm等宽腹板窄翼缘大规格H型钢存在的腹板冷却浪问题,通过减少腹板冷却水、控制腹板和翼缘尺寸、减缓腹板在冷床上的冷却速率,腹板冷却浪得到较好控制。     

H型钢开坯轧制变形分析

借助有限元分析软件MSC SuperForm2 0 0 2对H型钢开坯轧制进行了模拟。分析了金属变形特点和轧件充满情况。研究表明 ,箱形孔中轧件腹板的变形与宽展较小 ;异形孔中轧件腹板与翼缘的变形很不一致 ,腹板出变形区后厚度会反弹增加 ;异形孔中轧件不能很好地充满孔型 ,轧制力也较大     

大规格H型钢腹板冷却浪原因分析及解决措施

腹板冷却浪是大规格H型钢产品一种较难调整的缺陷,其严重影响产品品质和高效生产。以易出现腹板冷却浪缺陷的典型规格H 800 mm×300 mm为例,分析得出缺陷的形成机理是存在残余应力。通过生产试验,针对腹板冷却浪缺陷的主要影响因素,如腹板厚度、腹板与腿部温差、腿腰延伸比,进行了理论分析,并提出了相应改进措施。结果表明,腹板越厚,单位时间内温降后温度越高,因此生产中腹板应按照标准厚度轧制或者正偏差轧制,腿部厚度应尽量轧薄,腰部厚度应尽量轧厚;此外,在TM轧机后安装翼缘冷却装置及在轧机出、入口导卫上部增加挡水板,使轧辊冷却水分流到轧件的两侧,防止落到腹板槽内,加剧其冷却温降,从而减少腹板与翼缘的温差;还有,在轧制过程中保证H型钢腿部延伸较腹板延伸略大,同时保证腹板不受拉,可以平衡一部分轧件热收缩的影响,从而减轻腹板冷却浪的产生。基于上述措施,确保了H800 mm×300 mm等大规格H型钢的质量稳定,为其批量稳定生产提供了保障。     

H型钢轧制规程对端部舌形的影响

在轧制过程中,由于H型钢腹板和翼缘的延伸不均匀,出现了"端部舌形"。在目前的实际生产中,端部舌形过大,切损严重,造成了极大的浪费。为了减小H型钢端部舌形长度,结合实验与现场生产的实际情况,建立合理的有限元模型,模拟热轧H型钢的万能轧制变形过程。根据模拟结果,分析端部变形的特点及金属的流动状况,并分析端部舌形的成因。通过优化轧制规程,减小H型钢端部舌形的长度。在万能轧机上进行轧制H型钢的实验。通过实验验证,优化后的轧制规程有效地减小了H型钢端部舌形的长度,因此可以减小H型钢端部的切损量,提高金属所得率。     

注射模冷却过程数值模拟研究

介绍了塑料注射模冷却过程数值模拟的数学原理、实施方法和发展历史。一维瞬态传热模型采用有限差分法计算;二维冷却模拟用有限元法和边界元法计算注射模典型截面温度分布,并在此基础上实现冷却系统参数优化设计;基于中心层的三维冷却模拟采用中心层替代上、下模腔面,在求解出中心层温度分布后,通过计算温差来确定上、下模腔面的温度场。     

高温钢板连续喷水冷却换热系数的研究

采用有限差分法建立了高温钢板连续喷水冷却过程中一维非稳态传热条件下冷却水换热系数的计算模型,将试验测量到的数据应用该模型计算出了试验过程中冷却水与高温钢板间的换热系数[h。]分析结果表明：在流量一定的情况下,压力对换热系数的影响较明显,而在压力一定的情况下,流量对换热系数的影响较小,冷却水的换热系数随喷水密度的增加而增大,随钢板表面的温降呈先增加后减小的趋势。总结出了钢板表面温度为400～1 000 ℃,喷水密度为90～180 L/(m2·min)的条件下,喷水冷却换热系数[h]的经验计算公式。     

A three-dimensional finite element method for a nonisothermal aluminum flat strip rolling process

The purpose of this study is to develop a three-dimensional coupled thermo-elastic-plastic finite element model of nonisothermal rolling and analyze the strip curvature caused by the difference in the heat transfer boundary conditions of the upper and lower rollers. The difference in the rotation speed between the upper and lower rollers was utilized in an attempt to correct the aforementioned curvature in hot rolling due to unsymmetrical cooling conditions. In addition, the changes in shape, temperature field, and strain field of the strip during the various stages were analyzed and can be used to obtain the lateral plastic flow of the strip. As for the aspect of heat transfer, the various possible boundary conditions in the actual hot rolling were considered, which include the convection boiling of the air and water, and the radiation loss. Then, the three-dimensional finite difference heat transfer equation is derived according to the concept of heat balance. As for the determination of the direction of tangential friction force, this study also developed a modification algorithm to adjust to the three-dimensional rolling process. After a comparison with the experimental data in Ref 8 and 15, and the simulated temperature distribution in Ref 17, the partial results obtained from the computation by the numerical analytical model verify that the theoretical model and computer programs established in this study are reasonable. This study shows that hot rolling can greatly reduce the rolling force and strain rate with the early appearance of plastic deformation, and the distribution of temperature field is basically affected by the heat transfer boundary conditions. However, unsymmetrical heat transfer boundary conditions will cause unsymmetrical rolling forces of the upper and lower rollers and cause strip curvature; this condition can be corrected by the difference in the rotation speed of the rollers.     

热轧螺纹钢化学剂冷却过程温度场的数值模拟及实验研究

本文对化学剂冷却热轧螺纹钢在两段式冷却(前段化学剂FM冷却+后段水冷)过程中的温度场进行了有限元模拟,并在实验室对前段化学剂FM冷却生成的氧化皮的耐蚀性能进行了评价.采用工业现场一段式水冷的工艺参数,模拟了一段式水冷的温度场.对比一段式水冷的温度场,分析了两段式冷却的工艺参数对冷却过程温度场的影响.结果表明,在前段化学剂FM冷却时,采用较小的对流换热系数,有利于提高前段化学剂冷却时的氧化温度,从而改善氧化皮的质量;在后段水冷时,在保持原一段水冷的对流换热系数的情况下,两段式冷却水冷段的冷却曲线与一段式水冷非常接近,能够满足Ⅲ级热轧螺纹钢的力学性能的要求.采用有限元模拟优化的工艺参数,在实验室模拟了前段化学剂FM冷却过程,获得了致密的氧化皮,其耐蚀性能显著优于水冷钢筋,说明采用前段化学剂冷却来改善水冷钢筋的耐蚀性能是可行的.     

基于有限元模拟研究激光除锈时金属基底表面温度场

目的 根据激光除锈后金属基底表面熔池直径,通过有限元模拟,表征激光除锈时金属基底表面温度场分布。方法 考虑到激光除锈时,使用的脉冲激光具有功率小、重复频率大和脉宽短的特征以及金属具有对激光反射率大的特征,采用高斯面热源和有限元网格划分策略,可以较好地实现描述激光除锈时金属基底表面温度场分布。采用白光干涉仪和扫描电子显微镜测量和观察激光除锈后金属基底表面熔池的尺寸。结果 经过反复模拟计算和实验结果对比,最终确定高斯面热源参数为：热源效率48%,高斯系数1,热源半径30 mm。根据金属基底表面单个节点温度与时间的关系,分析表明在激光除锈过程中,金属基底表面形成了一个极快速的加热冷却温度场。结论 根据激光除锈后金属基底表面熔池直径,确定热源模型参数,进而通过模拟计算得到了较为准确的金属基底表面温度场的分布。     

火车轮模锻成形工艺及热处理换热系数测算

为研究火车轮在模锻成形过程中内部金属流动及淬火加热、踏面淬火中的换热系数和温度变化,利用有限元软件对其模锻成形及热处理过程进行数值模拟分析,并结合黄金分割优化法对综合换热系数进行了反传热计算。结果表明:模锻过程中,辐板与上模接触区域的等效应变最大,轮辋外侧变形相对较小,踏面附近区域变形较均匀;在淬火加热过程中,换热系数随工件表面温度升高而增加,当温度在500℃以下时,换热系数随温度的升高而快速增加,500℃以后,增速缓慢,800℃时,换热系数达0.15 kW·(m^2·℃)^-1;踏面淬火时,在700℃以下,随温度下降,换热系数迅速增大,300℃时达到峰值3.1 kW·(m2·℃)^-1,在250℃以下,换热系数稍有下降,100℃时换热系数为2.5 kW·(m2·℃)^-1。     

基于DEFORM反传热模型表面换热系数的确定

以7075铝合金厚板淬火过程为对象,研究DEFORM反传热模型中控制参数对表面换热系数计算和温度预测精度的影响规律。结果表明,当选择实测温度曲线上的拐点温度作为温度控制点,且表面换热系数初始值接近平均换热系数时,采用反传热模型确定的表面换热系数所预测的冷却曲线与实测曲线吻合较好。在此基础上选取合理的控制参数,并确定了7075铝合金厚板淬火过程的表面换热系数,经冷却曲线预测结果与实测值对比表明,采用DEFORM反传热模型确定的表面换热系数所预测的温度场有较高精度,可以满足工程应用需要。     

NUMERICAL SIMULATION OF TEMPERATURE FIELD DURING MAGNETIC FIELD QUENCHING

1. Introduction As an applied computer science, numerical simulation makes much account of quenching process in heat treatment field. The computer simulation in quenching process has already extended to three-di- mension model. Both sample's thermal physi…     

冷凝器炉中钎焊温度场三维有限元分析

文中对SF-X05平行流式汽车空调冷凝器在钎焊炉中的传热行为进行了分析.通过定义工件表面不同区域的辐射率、对流换热系数来表征不同区域受到的热流密度的差异关系,从而优化了冷凝器三维数值模拟的算法.同时,分析了冷凝器炉中钎焊的温度场,对比实测与模拟结果,试验结果表明了所开发的有限元模拟程序的准确性,从而为后续的工艺改进提供一个有效的理论分析手段,达到节省试验成本的目的.     

高压气体淬火过程中热传导方程逆问题的求解

在钢高压气体淬火过程的计算模拟中,关键问题之一是温度场和应力场边界条件的确定。本文利用显示有限差分法、非线性估计法和由热电偶测试而得到的温度－时间关系,求解热传导方程的逆问题,得出了气体淬火过程表面换热系数与温度间的非线性关系。这种方法具有收敛速度快、不受试件表面加工质量限制,而且利用了热电偶温度检测技术较为成熟稳定的特点。