冷轧高强钢板淬火过程板形瓢曲缺陷演变规律研究

针对已有板形瓢曲浪形缺陷冷轧高强钢板的淬火过程,应用ABAQUS有限元分析平台及其UMAT二次开发功能,建立淬火过程温度-组织-应力应变多场耦合的有限元仿真模型,研究淬火过程高强钢板的弹塑性变形行为及其对初始板形瓢曲缺陷的改变。通过热模拟实验结果对该有限元仿真模型进行了验证,模拟再现了已瓢曲高强钢板的淬火过程及弹塑性变形,获得了板形瓢曲浪形在淬火过程中的演变规律,指出钢板宽度方向上的温度梯度以及依先后顺序相变所引起的钢板纵向延伸变形沿宽度方向上分布不均匀,导致原有板形瓢曲浪形发生改变,甚至可以生成新的瓢曲浪形。定义了描述板形瓢曲浪形改变程度的指标,如浪高变化率、浪宽变化率、浪距变化率,定量揭示横向温差、张力等工艺参数对冷轧高强钢板淬火过程板形变化的影响规律。搭建实验室冷轧钢板淬火实验研究系统,开展具有单边浪板形瓢曲缺陷钢板的淬火实验,实验结果与仿真计算结果取得定性一致。     

冷轧宽带钢拉伸矫直机工作辊磨损机理研究

针对酸轧联合机组中拉伸矫直机工作辊磨损快、使用寿命偏短等问题进行了理论分析与仿真研究。结合现场热轧带钢来料及工作辊磨损特征,初步推测带钢浪形是引起工作辊异常磨损的主要原因,通过推导边浪带钢延伸率产生的力学机理,验证了浪形带钢对工作辊的切削作用。最后,通过建立有限元模型和工作辊磨损影响因素分析,验证了推测的正确性。     

冷轧带钢屈曲失稳限的计算方法研究

带钢屈曲失稳限的计算是建立冷轧板形控制目标的理论基础,本文通过能量法计算了各种典型浪形缺陷的屈曲临界载荷;利用ABAQUS有限元分析软件建立了带钢屈曲失稳仿真模型,计算了各种典型浪形下的屈曲临界载荷,将有限元仿真结果与解析结果进行了对比,验证了有限元模型的准确性;同时,通过设定不同的工况,得到了带钢屈曲临界条件与带钢宽厚比、张应力之间的关系。     

薄规格中厚板中边浪控制措施

针对薄规格中厚板生产过程中出现中边浪的问题,分析了中边浪的产生机理。通过中边浪不同情况下弯辊力的合理设定,并限制末道次压下率,使厚度12 mm以下薄规格中边浪问题得到了明显改善。     

薄宽带钢平整机支撑辊辊型设计

针对单机架四辊光整机生产薄宽镀锌板过程中的边浪、复合浪问题,进行了现场试验和理论研究。以二维变厚度有限元程序为辊型设计的工作平台,建立了四辊光整机辊系弹性变形有限元模型,提出了变接触支撑辊（VCL辊型）技术,并与不同工作辊辊型配套使用进行仿真计算。结果表明,VCL支撑辊辊型可以增加光整机板形控制能力,消除边浪并改善支撑辊轴向不均匀的磨损状态。     

薄宽带钢平整机支撑辊辊型设计

针对单机架四辊光整机生产薄宽镀锌板过程中的边浪、复合浪问题，进行了现场试验和理论研究。以二维变厚度有限元程序为辊型设计的工作平台，建立了四辊光整机辊系弹性变形有限元模型，提出了变接触支撑辊（VCL辊型）技术，并与不同工作辊辊型配套使用进行仿真计算。结果表明，VCL支撑辊辊型可以增加光整机板形控制能力，消除边浪并改善支撑辊轴向不均匀的磨损状态。     

连续退火机组超宽薄规格瓢曲缺陷的分析及控制

本钢冷轧2150连续退火机组主要生产宽幅汽车外板,具有设计规格跨度大、生产品种多的特点,是国内可提供最宽汽车外板的机组。生产宽幅汽车外板时,瓢曲是连续退火机组上特有的一种缺陷,高温段发生的瓢曲定义为热瓢曲,低温段发生的瓢曲定义为冷瓢曲。文章针对本钢冷轧2150连续退火机组生产薄规格超宽幅汽车外板的瓢曲缺陷的产生机理进行了分析。结合理论及现场实际,对不同瓢曲类型的现场控制方法进行了工艺阐述。通过对炉内张力、带钢温度与炉辊温差等关键工艺参数的优化控制,较好地解决了薄规格超宽料的瓢曲问题。     

极薄规格冷轧带钢板形控制研究

针对厚度0.2 mm以下极薄规格带钢在生产过程中经常出现中浪缺陷的问题,对某UCM轧机极薄规格带钢局部中浪板形缺陷与轧制过程数据进行了分析,通过工作辊温度测量与工作辊热凸度引起平坦度的有限元计算,表明中浪缺陷是由于轧辊热凸度过大而造成的。分析了轧辊热凸度影响因素,以及UCM轧机轧辊辊型,板形目标曲线,中间辊轴向横移,乳化液,中间辊、工作辊弯辊力等参数对极薄规格带钢板形的影响。结果表明:通过板形目标曲线优化设计,合理配置中间辊轴向横移量、工作辊弯辊、中间辊弯辊3种板形调节手段,增加中间辊轴向横移量,增加工作辊弯辊、中间辊弯辊负弯的调节余量,可在消除中浪的同时避免边浪的产生。同时,通过优化工艺润滑制度,降低乳化液温度到合理范围,可有效提高分段冷却的板形控制能力,使带钢平坦度回归到板形目标曲线设计范围,释放弯辊调控量。再有,通过支撑辊边部辊型优化设计,可提高辊型对边浪的抑制能力,在减少中浪的同时不产生边浪。采用上述措施,将中浪缺陷减小到5 IU以内,极薄规格带钢中浪板形缺陷问题得到了有效解决。     

连续退火炉内带钢的张力分布及瓢曲分析

瓢曲是连续退火炉内普遍存在的问题.带钢在张力作用下经过旋转的凸度辊时,由于炉辊凸度、摩擦力及塑性积累效应等的综合影响,将发生瓢曲质量缺陷.运用有限元软件ABAQUS对运行中的带钢进行数值模拟,找出带钢上张力的分布情况、瓢曲临界载荷、带钢张力与瓢曲位置的关系.结果表明,带钢上存在横向压缩应力,8 mrad凸度辊的瓢曲临界载荷在18.0～20.5 MPa之间,带钢张力较小时圆柱部分带钢出现瓢曲,张力较大时圆柱部分与辊肩处均出现瓢曲.     

支撑辊倒角对热轧钢板板形的影响

针对某2800 mm中厚板轧机在支撑辊倒角优化后出现的热轧钢板中间浪形缺陷,采用有限元方法分析了不同倒角形状支撑辊的接触应力分布.结果表明:增大支撑辊倒角长度在优化支撑辊受力的同时会减小钢板凸度,导致钢板出现中间浪形缺陷.通过将支撑辊倒角长度从400 mm缩短至250 mm、增加轧制道次数、调整轧制计划等措施,可有效改...     

Prediction of maximum initial strip width in the cage roll forming process of ERW pipes using edge buckling criterion

Cage roll forming is an advanced process for producing electric resistance welded (ERW) pipes. It is designed to improve the strip deformation and to increase the flexibility of production lines compared with the conventional roll forming of ERW pipes. One of the most important parameters of this process is the initial strip width. Accurate prediction of the initial strip width is vital for producing sound pipes with desired dimensional and geometrical tolerances. In this paper, cage roll forming process is simulated with the explicit elastic–plastic finite element method in the MSC Marc Mentat software. Simulation results show that by increasing the initial strip width, more circumferential length reduction is induced to the deformed strip in the fin-pass stands. This effect increases the difference of longitudinal strains at the edge and center of the deformed strip and consequently leads to a high longitudinal compression at the strip edge. Therefore, edge buckling will be unavoidable if the initial width is selected bigger than a specific limit. In order to predict the maximum initial width in cage forming process, an edge buckling criterion was introduced. The circumferential length and the horizontal distance between two deformed strip edges were obtained from the simulation and were compared with the experimental data from a production line. The comparison showed a good agreement and confirmed the finite element simulations.     

AZ31镁合金板材纵波轧制形变规律及边部损伤分析

纵波轧制+平辊轧制(LFR)是一种减轻镁合金轧制边裂的新型轧制工艺,通过一道次纵波轧制+二道次平轧,可有效减少镁合金板材边裂。为了进一步明晰LFR变形规律,本文通过对比AZ31镁合金板材纵波轧制+平轧(LFR)及平轧+平轧(FFR)热-力耦合有限元虚拟轧制对比和物理实验,分析了纵波轧制变形区金属变形规律及其对板材边部损伤的影响。结果表明：纵波轧制形成了异形搓轧区,板材各部位受到较大的三向剪切作用;急速金属流动产生的塑性变形热避免了板材边部温降,有利于提升塑性;剪切及温度影响促使LFR板材形成混晶组织,降低了波谷部位损伤,进而有效抑制了镁合金板材边裂的产生及发展。     

Numerical and experimental investigation into cold incremental rolling of doubly curved plates for process design of a new LARS (line array roll set) rolling process

The line array roll set (LARS) rolling process is a new incremental sheet metal rolling process for effective manufacture of doubly curved metal plates. In this study, design equations were developed to predict the curvatures of formed plate shapes with complex curvatures using the experimental data. A series of experiments with various curvatures have been performed. The comparison of the finite element computation results with the design equations has shown that the design equations can be effectively used for process design of forming processes in forming of doubly curved plates over a wide range of input curvatures.     

Nonlinear buckling finite element analysis of stiffened B–Al plates

Nonlinear buckling behavior of stiffened composite B–Al plates was analyzed by means of finite element analysis (FEA) method. In the method, the composite material was taken as B matrix into which Al fibers were embedded in different configurations. The laminated B–Al material in the form of rectangular plates was subjected to lateral compressive loading. It is observed that stiffeners have significant effect on the buckling behavior of plates under compressive loading and for various geometrical configurations. The stiffeners used in the modeling are one-sided and have rectangular cross-sections. It is found that there are physically important loading intervals and the critical buckling modes make transitions back and forth between stable and unstable states. Bifurcation buckling regions resulting from various configurations of fiber orientations and different plate aspect ratios are determined. The whole analysis is performed by using ANSYS finite element computations. Only the buckling patterns of stiffened plate configurations under simply supported boundary conditions are studied. Distributions of compressive stresses (σ_x) vs in-plane contractions (u) and compressive stresses (σ_x) vs out-of plane deflections (δ) are obtained. Nonlinear analysis of the C2 fiber configuration yields the safest critical buckling stress amongst C1, C2, C3 and C4 configurations. It is concluded that FEA method for the nonlinear buckling analysis generates accurate results.     

径-轴双向环轧工艺的研究进展

回顾了环件径-轴双向轧制锻透条件、咬入条件、刚度条件等相关理论研究进展，分析了工艺参数对轧制过程的影响及其确定准则，在此基础上引入轧制曲线的概念，并给出了径-轴双向环轧轧制曲线的设计原则，还探讨了在利用有限元方法模拟轧制过程、优化轧制工艺参数时存在的问题，并给出了对数值模型进行控制和处理的有效方法。     

圆板成对无模液压胀形过程的研究

本文通过实验和有限元模拟对圆板成对无模液压胀形过程进行了研究。在有限元模拟中,分析了初始几何缺陷对壳体起皱的临界压力和起皱形态的影响。结果表明,有限元模拟的带初始缺陷的壳体胀形时的起皱临界压力和起皱形态与实验结果非常吻合,而完善壳体的起皱临界压力和起皱形态与实验结果则有较大差别     

利用正交试验设计优化冷弯成形工艺参数

冷弯成形工艺参数的设计对冷弯成形产品质量有重要影响。本文对方矩形管冷弯成形过程中机架间距、摩擦因数和轧制速度的不同取值水平通过正交试验设计,利用Abaqus有限元软件的显式非线性动态分析对所设计试验仿真模拟,得到了每道次轧制过程中带钢边部最大纵向应变最小时各个道次3个工艺参数的最佳取值。并用优化后的参数进行仿真和验证,得到各道次带钢边部最大纵向应变比优化前要小,优化后第4~第10道次带钢纵向应变极值相对接近,产品边部拉伸小,并且边部拉伸分布比较均匀,有效改善了产品质量。     

薄板焊接特征屈曲的数值分析

在薄板焊接中,由于局部加热和迅速冷却产生了沿焊缝方向的焊接收缩应力,而导致焊接薄板发生屈曲变形.本文采用以热弹性为基础的有限元数值模拟与薄板结构稳定理论相结合的方法,对薄板焊接屈曲变形进行计算机数值模拟,并且分析了约束类型、单元尺寸、长宽比对薄板焊接屈曲载荷的影响,最后得出焊接薄板的屈曲失稳判据.