双金属复合无缝钢管冷轧成型过程的数值研究

采用非线性有限元法对不锈钢/碳钢双金属复合钢管的冷轧成型过程进行了数值模拟,得到了钢管在整个冷轧成型过程包括稳定轧制阶段和钢管冷轧脱模以后的位移场和应力应变场。计算结果显示,冷轧成型过程的应力分布十分复杂,在环向没有对称性。本文根据计算结果绘制了钢管的径向、环向及轴向应力分布图。在稳定轧制阶段,径向应力在内层钢管内壁,减径量越大,径向应力越小;环向应力在碳钢和不锈钢界面位置和内层不锈钢管的内壁,减径量越大,环向应力越小;轴向应力与减径量的大小成反比关系。采用冷轧成型工艺生产双金属无缝钢管,成品钢管的直径精度较高,壁厚精度低于直径精度。参数研究表明,计算直径接近理论值,受减径量的影响相对较小;计算壁厚与理论值有一定误差,钢管壁厚精度随减径量的增加而降低。对于本文计算的外径为202 mm,壁厚为11 mm的双金属复合管,在减径量为2 mm时的壁厚相对误差仍小于5%。同时,双金属复合管外层碳钢钢管壁厚变化量相对较大而内层不锈钢管的壁厚变化相对较小。论文的研究成果对于双金属复合钢管冷轧成型工艺设计、孔型和轧辊设计具有参考价值。     

双金属复合无缝钢管三辊连轧成型过程的数值模拟

通过Y型三辊二道次冷轧不锈钢/碳钢无缝管双金属复合材料成型过程模拟,得到了双金属复合无缝钢管界面处的结合强度,绘制了无缝钢管成型过程中的轴向应力、径向应力和环向应力,并且对成型钢管的管径与壁厚分布进行了说明。研究成果可为复合无缝钢管成型的工艺参数设计提供参考依据。     

钢管三辊连轧成型过程的有限元分析

本文采用弹塑性、大变形和接触非线性有限元法,应用MARC软件对Y型三辊两道冷轧钢管的成型过程进行了分析,得到了钢管在成型过程中横截面的变形图和应力应变的分布规律.根据数值计算结果绘制了钢管冷轧成型过程中的轴向应力、环向和径向应力分布曲线,根据应力分布规律分析了对成品钢管直径和壁厚精度的影响因素.研究成果可以作为冷轧钢管成型工艺参数和成型辊设计的参考.     

钢管三辊连轧成型过程的有限元分析

本文采用弹塑性、大变形和接触非线性有限元法,应用MARC软件对Y型三辊两道冷轧钢管的成型过程进行了分析,得到了钢管在成型过程中横截面的变形图和应力应变的分布规律。根据数值计算结果绘制了钢管冷轧成型过程中的轴向应力、环向和径向应力分布曲线,根据应力分布规律分析了对成品钢管直径和壁厚精度的影响因素。研究成果可以作为冷轧钢管成型工艺参数和成型辊设计的参考。     

弧型模和锥型模空拔钢管成型机理的研究

采用非线性有限元法对弧型模和锥型模的空拔钢管成型过程进行了数值模拟,得到了钢管在整个成型过程包括入模、稳定拔制和钢管脱模以后各个阶段的位移场和应力应变场。根据数值计算结果绘制了钢管的轴向、环向及径向应力分布,根据应力分布绘制了钢管在成型前区、减径区、定径区及成型后区的三向应力状态,最后根据应力分布特点解释了弧型模和锥型模如何影响成品钢管直径和壁厚精度的机理。数值计算结果表明:采用弧型模成型的钢管直径精度高,采用锥型模成型的钢管壁厚精度高,而采用介于弧型模和锥型模之间的新型模具可以兼顾直径和壁厚的精度。研究成果对于空拔钢管模具设计和成型工艺设计有参考价值。     

双金属复合管热连轧有限元模拟及极限减壁量确定

对不同减壁量下奥氏体不锈钢和碳钢的壁厚变化规律进行了研究和分析,提出了临界减壁率理论,即总减壁率小于临界点时,外层碳钢的减壁率比内层不锈钢大。当总减壁率达到临界点以上时,不锈钢的减壁率比碳钢大。因此,为了保证企业要求的不锈钢厚度,必须控制总减壁率。通过6机架热连轧有限元模拟验证了这一理论,在有限元模型中,当总减壁率达到53.8%,减壁量达到极限减壁量10.5 mm时,不锈钢壁厚达到产品要求的最小允许值3 mm。此外,通过对现场轧制获得的双金属复合管尺寸进行测量分析,得到在减壁量为11 mm、总减壁率为46.8%时,不锈钢壁厚实测值为3.25 mm,比理论值大0.2 mm。     

Y型三辊热轧双金属复合无缝钢管的数值模拟

本文应用MARC有限元软件并采用三维热力耦合的弹塑性有限元法,对Y型三辊两道热轧不锈钢/碳钢双金属复合无缝钢管过程进行了有限元分析,得到了双金属复合无缝钢管界面处的接合强度,绘制了管坯热轧过程中的轴向应力、径向应力和环向应力,并对成型钢管的壁厚分布进行了分析。研究成果可以为工艺参数的设计提供参考。     

新型周期式冷轧管机

本文介绍的新型高精度小直径周期式冷轧管机能够轧制直径4mm的钢管。由于该轧机在设计和工艺方面进行了许多改进,可将钢管减径到成品尺寸,从而大大减少了废品。用此工艺生产的钢管公差精度极高,直径和壁厚公差均在10μm以下。小直径钢管采用冷轧工艺生产更为经济。     

张力减径机中方机架的装配调试

为生产直径较小的热轧管，近年来张力减径机被广泛应用，由于在采用张力减径机时，钢管不仅受轧辊的压力，而且还受到拉应力作用，这种应力状态对钢管的轧制变形有利。采用张力减径，不但能增大减径量，而且能减薄壁厚。正因如此，可以使减径前各轧机只生产少数几种大规格的毛管，这样不仅能提高整个车间的产量，同时也可用热轧法生产小直径无缝钢管，以取代一部分成本较高的冷轧管。     

无缝钢管张力减径张力系数的理论计算与分析

通过推导钢管张力减径塑性方程,提出了表征钢管张力减径时纵向、径向和切向变形的指标,计算和分析了张力系数对张力减径变形的影响特点,并定量分析了临界张力系数的特点。分析结果表明:增大张力系数有利于促进钢管的纵向延伸变形和减壁变形,不利于减径变形;在3个方向的变形中,张力系数对壁厚变化的影响最为明显;钢管张力减径时,临界张力系数的大小只受钢管径壁比的影响,径壁比越大,临界张力系数越大;理论计算的临界张力系数的范围为0.35~0.50,任何情况下临界张力系数小于0.50。通过生产应用实例证实,根据钢管径壁比选择张力系数具有实用性和有效性。     

Ф508 mm系列薄壁无缝钢管的轧制工艺

针对大口径薄壁无缝钢管生产困难的问题,在不改造现有设备的基础上,介绍了一种大口径Φ508 mm系列薄壁无缝钢管的轧制新工艺。在本方案中,设计了Φ480 mm的顶头,并且重新设计了穿孔参数,修改了连轧数模,并增加了Φ509.6 mm的芯棒。采用这种新工艺后,Φ508 mm机组薄壁管系列能生产的规格为:外径范围为Φ457~Φ508 mm,壁厚范围为9.5~10.5 mm。本设计方法所生产的大口径薄壁无缝钢管,头部、中间尺寸相对比较稳定,对毛管进行减径、延伸和减壁,改善了荒管内、外表面光洁度,同时提高了壁厚均匀度,壁厚精度可以控制达到±8%以内。     

高炉用冷拔厚壁无缝钢管的生产工艺试验

概述了武钢炼铁高炉用Φ38mm×11mm×9000mm定尺无缝钢管的生产工艺试验过程。根据产品要求,对冷拔工艺道次进行了优化。按冷加工钢管壁厚变化的规律,重点研究了厚壁管冷变形的情况,并设计出符合高炉用无缝钢管要求的产品。经生产实践证明,其工艺可行。同时指出厚壁管的定壁道次及空拔道次的壁厚变化是该产品生产中的关键。     

不同钢种对全浮动芯棒钢管热连轧过程影响的模拟分析

针对不同钢种的Ф152.5mm×5.75mm规格无缝钢管8机架连轧过程进行了测试,并应用三维有限元模拟仿真技术进行了有限元建模与仿真分析。通过与实测结果对比,建立的有限元模型及其边界条件合理可靠。模拟结果表明,连轧管内壁要承受较大作用力和塑性变形,需对芯棒表面进行较好润滑;连轧管机组减壁主要发生在1~4机架上,约占总减壁量的60%以上;20钢各道次外直径和壁厚变化好于T91钢;随道次增加,钢管拉应力增大,是导致钢管内表面出现拉凹的重要原因。     

Mini-MPM连轧管机261mm孔型的设计与开发

为了扩大无缝钢管的生产规格,同时达到降本增效的目的,设计开发了Mini-MPM限动芯棒连轧管机261mm孔型。该孔型所用芯棒均为原有废旧芯棒,生产钢管最小壁厚为6mm。生产实践证明,新孔型能实现在线连续生产,所轧钢管在壁厚精度、内外表面质量等方面均能满足合同要求。     

无缝钢管机组设计中应有的经济观点

指出在无缝钢管机组的建设和生产中存在着重技术的先进性而忽视其经济性的现象。为此，就轧管机的经济规格范围、经济管坯与机组选型、当前以“冷”代“热”（小型穿孔机＋冷技机组代７６、１４０ｍｍ机组直接出小规格热轧管）中的经济问题，以及当前产品的多层次等问题进行了分析。     

基于参数化的轧具孔型设计与分析

针对冷轧轧具设计复杂,尤其孔型设计难度大,导致研发过程耗时、耗力的问题,提出了参数化设计与孔型设计理论相结合的方法,以简化轧具孔型设计步骤,提高设计结果的精确度。在SMS MEER设计法的基础上进行修正,使孔型尺寸参数化,选择对应的孔型开口,创建参数模型;然后基于Python对Abaqus进行二次开发,创建轧辊三维模型;对轧具轧制过程进行有限元分析,研究了轧制力、直径、壁厚有关参数并分析其原因。研究表明,轧制力的走势符合理论依据,轧制出的钛管直径最大误差值为0.067 mm,壁厚的最大误差值为0.039 mm,符合轧制管的精度要求,验证了该种方法的实用性和可行性,缩短了研发周期,节约了研发成本。     

Φ400mm机组二次穿孔机改造后钢管壁厚精度分析

分析了包钢钢联股份有限公司无缝钢管厂Φ400mm自动轧管机组二次穿孔机改造后钢管壁厚精度的改善情况,分析结果表明,采取加长轧辊长度和顶头辗轧带长度等措施,有利于提高钢管的壁厚精度。     

钢管热连轧过程横断面壁厚变化的三维有限元模拟

针对20号钢Φ119.0mm×9.25mm规格全浮动芯棒无缝钢管8机架连轧过程进行了有限元模拟仿真分析,得到了热连轧管各机架出口等效塑性应变以及荒管壁厚变化情况,分析了轧制力和芯棒力的变化特点。研究表明,连轧管减壁量和外直径变化主要集中于开始第1~第6个机架,在第7、第8机架减壁作用很小,最终荒管壁厚均匀,且形状圆整。稳定连轧阶段的轧制力依轧制顺序呈递减趋势,第7、第8机架轧制力很小;同时芯棒力大于各机架轧制力,钢管内壁承受的作用力和塑性应变较大,应对芯棒表面进行合理润滑。模拟得到的壁厚、外径及轧制压力与实测结果吻合较好。