连轧钢管限动芯棒温度场及热疲劳有限元分析

针对340MPM机组（Multi-Stand Pipe Mill限动芯棒连轧管机组）芯棒服役过程建立三维有限元模型,研究芯棒在服役过程中温度场变化规律.同时,通过对热应力的研究,分析了芯棒热疲劳裂纹萌生机理及裂纹在芯棒内部的扩展规律.对比实测数据与模拟结果,认为所建立的有限元模型能够反映芯棒温度变化趋势.芯棒首次脱管后表面最高温度为630℃,此后经历三次反复的水冷降温和空冷返温过程,冷却结束后表面最高温度为98℃.脱管后,芯棒表面轴向和环向压缩热应力均达到900 MPa,第三次水冷结束时刻,轴向拉伸热应力达到186 MPa,环向拉伸热应力达到221 MPa.芯棒的拉压交变热应力使其表面出现热疲劳裂纹并逐渐扩展,环向裂纹扩展至距表面17.5mm深、轴向裂纹扩展至距表面20mm深时会显著受阻,热应力对轴向裂纹的促进作用强于环向裂纹.     

半浮芯棒连轧管机自动控制系统

衡阳钢管厂半浮芯棒连轧管机是国内引进的首套具有当今世界先进水平的半浮芯棒连续轧管机组，其自动控制系统是由计算机，ＰＬＣ，控制器构成。投运以来，系统运行稳定可靠，控制精度高，钢管质量好，取得了预期效果。     

全浮动芯棒连轧管机的竹节形成机理

利用宝钢竹节攻关组的实测数据，对咬、抛钢阶段的前、后竹节形成过程作全面具体的讨论，阐述了竹节的形成机理及造成前、后竹节显明形态差异之根由。     

论芯棒对连轧管机电机负荷分配的影响

在测定连轧管机各机架的力能参数基础上,对生产中出现的“电机负荷不均”现象进行了分析。提出了芯棒在机架之间传递能量的观点。认为芯棒的能量传递作用是导致连轧管机“电机负荷不均”的根本原因。并探讨了芯棒在机架之间传递能量的规律及其在实际生产中的应用。     

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.     

PQF与FQM三辊限动芯棒连轧管机展望

简要介绍了我国钢管行业进入21世纪以来先后从国外引进的PQF三辊限动芯棒连轧管机与FQM三辊限动芯棒连轧管机的工艺特点和设备特征。通过对引进机组的对比分析,论证了其金属变形核心技术的一致性和生产过程中限动芯棒循回方式的差异性。其共同点是金属变形的核心技术、电气传动和自动化控制系统以及多层次的在线检测技术均代表了当今世界无缝钢管生产的顶尖技术和装备水平。     

棒材穿水冷却过程温度场有限元分析

针对棒材穿水冷却过程,利用ANSYS有限元分析软件建立了棒材温度场预报模型,研究了棒材穿水冷却过程中的热边界条件,分析了棒材温度场的分布及其变化规律。该模型的计算结果与实测值吻合较好,能够准确地预测棒材穿水冷却后的温度分布和最终的组织。     

大口径连轧管机限动芯棒坯的研制

利用宝钢特钢现有装备条件,运用相图分析、纯净化与夹杂物控制、组织形态控制、锻造过程温降控制等技术,采用炉外精炼、真空脱气、电渣重熔以及高温均质化、多向锻造、球化退火工艺成功试制了380大直径限动芯棒坯,制成的成品芯棒,显微组织均匀,横向V型缺口冲击功≥17J,使用寿命达到2500支以上,满足生产要求。     

连轧管过程中芯棒润滑剂对工艺参数影响的研究

本文通过在连轧管过程中芯棒润滑剂对工艺参数影响的实测,探讨了轧制薄壁管的方法与措施,这对宝铜今后薄壁管的轧制及扩大品种,降低无缝钢管壁厚废品率和芯棒的消耗都有一定的参考价值。     

全浮动芯棒钢管连轧金属流动的有限元分析

结合生产实际,采用ABAQUS显式动力仿真平台,对宝钢140mm全浮动芯棒钢管连轧过程中金属的变形及流动规律进行了仿真分析.分析结果表明:金属的横向流动主要表现为从孔顶区域流向侧壁区域;金属的纵向延伸主要发生在孔顶区域,且钢管外壁金属相对内壁金属向前滑移.孔型侧壁区域金属的横向堆积及纵向延展不充分是导致荒管壁厚不均的主要原因.     

Finite element analysis of the temperature profile of rolls

The thermal conditions during hot rolling operations can adversely affect the rolls’ service life and the quality of the rolled product. Analysis of the temperature profile of the rolls is an essential step towards the development of precise cooling systems to minimise their surface deterioration and thermal bending or camber. This paper makes an attempt at developing a finite element model for analysing the steady state temperature profile of rolls of varying dimensions. Rolls of large surface area exhibit greater differences in temperature between the surface and the interior as compared to those having smaller surface area and therefore make greater demands on the cooling system.     

铁水罐应力场有限元分析

在大型铁水罐的设计校核过程中,准确确定铁水罐各处的应力分布对铁水罐的安全可靠运行具有十分重要的意义.针对包钢集团设计的120 t铁水罐的使用特点,对铁水罐在吊起、倾翻和返回铁水罐车上3种状态下各种应力的分布、数值和方向,即应力场进行了有限元校核分析,分析结果与铁水罐的实际运行情况相符.此分析方法简单、可靠、合理,可为铁水罐设计时的校核分析提供理论依据.     

Finite element analysis of the bulge defect forming and eliminating on tube continuous rolled by full floating mandrel mill

Based on the ABAQUS explicit dynamic simulation platform,the finite element model of single stand mill with restrained mandrel was adopted to research the influence of mandrel - roller velocity ratio (MRVR),mandrel friction and tension between stands on rolling force.The analysis results show that when the MRVR is lower than 1,the rolling force increases obviously with the increase of MRVR and reaches the peak value when the MRVR is about 1.The rolling force increase induced by the MRVR increase is the main reason of the formation of the bulge defect on the tube head and tail at the entering and exiting stage during tube continuous rolling process by full floating mandrel mill,which can be intensified by the increase of mandrel friction coefficient.The rolling force decreases with the increase of tension.As the tension is larger, the rolling force decrease amplitude is larger.The influence of backward tension on rolling force is greater than that of forward tension distinctly.Tension control can be used to decrease the rolling force increase induced by the MRVR increase,which is imposing tension at the same time when the MRVR increases,in order to improve even eliminate the bulge defect,and enhance the tube dimension precision.     

芯辊直径对异形环件热轧变形影响的有限元研究

采用Simufact软件建立了大型异形截面环件辗扩过程的三维有限元模型,模拟计算并揭示了芯辊直径对环件热辗扩过程中的等效应变、轧制力、环件尺寸的影响规律。结果表明:随着芯辊直径的增大,在径向孔型中,会导致金属在环件内表面流动阻力增大,从而使环件内表面等效应变减小,而在轴向方向,上下表面等效应变并没有明显变化;芯辊与环件内表面接触面积变大,使更多金属发生塑性变形,使径向轧制力逐渐增大,而轴向轧制力的变化趋势并无明显变化;在环件尺寸方面,芯辊直径的变化对环件尺寸的影响并不明显。     

150t复吹转炉炉体温度及应力场的有限元分析

转炉在服役过程中,存在炉壳热变形过大、耐火砖破裂等问题,直接影响到设备的安全运行,分析炉体的温度和应力分布,能为优化炉体冷却系统、避免应力集中提供支持。为此,建立包括非水冷式托圈、炉体与悬挂结构的转炉整体有限元模型,考虑炉体与托圈、悬挂之间的相互热辐射,采用ANSYS仿真软件研究炉体的稳态温度场,并对炉体的机械应力和热应力进行分析。结果表明,工作层炉衬热面温度为1 600℃时,炉壳的上锥段和炉身部位温度较高,最高可达435℃,接近炉壳的蠕变温度,有限元模拟结果与工业数据基本一致;炉体的热应力要远大于机械应力,炉衬的热面等效应力较大,易出现裂纹;炉壳的温度和应力分布在结构过渡处会有明显突变。研究结果可为炉体冷却和炉型设计提供理论依据。     

MPM和PQF轧管工艺

连轧管机是生产无缝钢管的高效轧机,限动芯棒连轧管机代表着现代无缝钢管生产的先进技术,MPM和PQF同为限动芯棒连轧管工艺,对此2种连轧管工艺的特点进行了详细的分析.     

Finite element analysis of a shear punch test

The authors present new experimental data for shear punch tests and tensile tests using four different materials. The correlation between shear punch and tensile yield stresses must be established empirically, and the procedure for doing this is discussed. The elastic-plastic deformation in a shear punch test develops gradually with increasing punch displacement and is often assumed to be simple shear. This is examined using finite element analysis to simulate the development of plasticity during the early stages of punch displacement. The simulation results are used to rationalize the empirically established yield stress correlations.     

喷雾阀嘴多步成形有限元分析

喷雾阀嘴是喷雾罐的关键部件,其成形过程复杂、难度较大。采用三维光学扫描仪检测喷雾阀嘴各步成形件的三维尺寸,推导模具方案进行逆向建模。同时采用有限元技术分析喷雾阀嘴成形过程特点,探索材料性能对其成形质量的影响。结果表明,模型实现了精确分析喷雾阀嘴复杂的多步成形过程,可分析喷雾阀嘴任一时刻、任一位置的成形状态和成形质量状况。同时得出,MR T3-BA材料或比其屈服强度更高的材料容易出现成形质量问题。