H型钢万能轧制过程中金属流动的有限元分析

采用显示动力学有限元软件LS-DYNA,结合生产实际,对H型钢万能轧制进行了仿真计算.在仿真结果的基础上,根据轧制平面内的节点位移矢量分布情况,分析了轧件断面内金属流动规律.仿真结果显示轧件断面内在立辊和平辊压下方向上存在"零位移线",说明在H型钢万能轧制过程中,在立辊和平辊压下方向上轧件内金属流动存在"位移中性面",并伴有翼缘端部金属流动产生"内翻"的情况.     

轧制润滑对H型钢翼缘宽展的影响

轧制工艺润滑能有效减少轧制力,降低能耗,但是在H型钢轧制过程中引入工艺润滑造成了翼缘宽展不均、腹板偏心等缺陷。针对H型钢工艺润滑生产中遇到的问题,建立了H型钢万能轧制过程的有限元模型,对轧辊各部位不同摩擦分布情况进行了仿真模拟,深入研究了轧制润滑影响H型钢翼缘宽展的机理。通过分析不同工况条件下轧件变形区内的摩擦力分布、金属流动等因素,解释了翼缘宽展的机理并得到了翼缘宽展的规律。分析结果表明,对H型钢腹板进行轧制工艺润滑能有效减少轧制力、降低能耗;在其它工艺参数一定的情况下,翼缘宽展随翼缘及轧辊间的摩擦系数增大而减小,且基本上呈线性关系;在翼缘的二个表面中对内侧的摩擦系数更为敏感。现场工艺润滑方案设计时应充分考虑宽展对润滑轧辊不同位置时的敏感性差异。     

热轧H型钢端部舌形数值分析

针对目前H型钢的生产中端部切损严重的现状,本文采用弹塑性有限元法对H型钢的多道次轧制过程进行有限元模拟.分析了H型钢金属流动及应力分布状况,得到多道次轧制后H型钢的端部舌形分布,为分析和控制端部舌头提供了数值依据.     

轧制工艺参数对H型钢金属流动规律的影响

根据某H型钢生产厂的实际生产数据,建立终轧产品为 H200×200×12×8的热连轧模型。利用有限元软件ANSYS -LSDYNA对热连轧过程进行数值模拟。根据模拟结果,分析金属流动规律和变形规律。由于腹板和翼缘在不同的变形区内进行变形,H型钢的变形过程较为复杂,腹板与翼缘连接处金属变形尤为复杂。腹板和翼缘的金属由于延伸率不同而导致腹板和翼缘的金属之间进行相互交换。研究 H型钢腹板和翼缘的金属流动和变形与延伸率、轧制速度、摩擦系数等因素之间的影响规律,为制定合理的轧制规程,提高产品质量提供依据。     

多辊矫直过程中H型钢断面的应力演变规律

采用某厂九辊悬臂式变辊距矫直机的工艺参数,建立了H型钢矫直过程的三维动态有限元仿真模型.分析了矫直过程中型钢横截面上的应力分布变化规律,指出其演变特征类似于应力波从翼缘外侧向内侧、翼缘两端向腹板中部的传播过程.仿真结果表明,腹板连接R角以及腹板和矫直辊圆角接触的部位在多辊矫直的后期处于高应力状态,矫后存在明显的应力残余;纵向正应力水平决定矫直效应,而沿纵向的剪切应力会影响H型钢横截面上等效应力的分布.     

接触摩擦对H型钢万能轧制影响的仿真分析

以大型H型钢生产线为基础,采用热力耦合弹塑性有限元方法建立万能轧制有限元仿真分析模型,并对不同摩擦系数下的多种工况进行了仿真分析.通过对计算结果的分析,得到不同接触摩擦系数对H型钢万能轧制过程中轧件金属流动和轧制力的影响结果.     

影响大型H型钢开坯过程残余应力的研究

利用Deform-3D有限元模拟软件对H型钢开坯过程进行数值仿真模拟。分析得到了不同开坯温度、初始晶粒尺寸和不同轧制速度下的H型钢断面残余应力变化规律。通过模拟结果发现大型H型钢在开坯过程中产生的残余应力主要来源于变形不均。轧制过程中腹板部位变形量大,翼缘仅在轧制表面产生变形,H型钢变形的不均匀性使得其轧后存在很大残余应力。高温开坯轧制较低温开坯轧制轧后残余应力低,增大坯料晶粒尺寸会降低腹板残余应力,但整体残余应力会增加。提高箱型孔轧制速度尺角部位和翼缘边部残余应力明显减小。     

立辊锥角对H型钢翼缘宽展和轧制力的影响

采用三维弹塑性有限元法模拟了不同立辊锥角的H型钢万能轧制过程，分析了立辊锥角大小对翼缘宽展和轧制力的影响。以工业纯铅为材料，采用在试件断面划分网格的方法，在燕山大学H型钢三机架连轧机组上进行了实验研究，验证了数值模拟结果的正确性。     

H型钢翼缘与腹板的均匀变形

H型钢凭借其优异的断面性能,广泛应用于建筑行业.由于其断面的复杂性,在轧制过程中,腹板与翼院在不同的部位进行变形.传统的翼缘与腹板的延伸系数比为:1.03～1.05之间,这个比值来源于生产的实际经验.在传统的生产过程中,腹板的波浪、裂纹或者翼缘裂纹以及参与应力广泛的存在于H型钢的产品中.这些问题主要是由于H型钢在生产过程中腹板与医院的不均匀变形造成的.为了解决这个问题,就有必要使H型钢的腹板与翼缘在轧制过程保持均匀变形.提供了修改后的翼缘与腹板的压缩比.通过模拟和实验证实了修改后的延伸比值提高了H型钢的质量.     

H型钢万能轧制力计算方法

基于分离腹板和翼缘相互影响的思路建立2种特殊的H型钢万能轧制模型.通过研究不同延伸比和面积比条件下水平辊、立辊轧制力与平板轧制的关系,总结归纳出H型钢万能轧制力计算公式,并用其他规格道次的H型钢轧制力进行对比验证.研究结果表明:在相同的面积比条件下,随着腿腰延伸比λ的增大,水平辊轧制力减小,立辊轧制力增加;随着翼缘或者腹板面积的减小,不同延伸比情况下的水平辊中间位置轧制力和立辊轧制力分别收敛于1个稳定值;该H型钢轧制力计算公式能较好地反映不同工艺参数下轧制力的变化趋势;水平辊轧制力公式计算结果与有限元模型计算结果的最大相对误差为16.7％,与实测值的相对误差为3.4％;立辊轧制力公式计算结果与有限元模型计算结果的最大相对误差为8.7％,与实测值的相对误差为4.4％.     

关于H型钢后滑的研究

利用显式动力学有限元方法模拟了不同轧制参数条件下H型钢的变形过程,得出了一些主要参数对H型钢后滑的影响规律,并对这些规律产生的原因进行了分析·研究结果表明:压下率对H型钢后滑的影响非常明显,随压下率的增加,后滑急剧地增加·此外,轧件的腿宽、腿腰延伸比、内宽以及轧件的初始厚度对H型钢的后滑也有较明显的影响·     

直通式热轧辊流道改进

锂电池极片的辊轧是锂电池极片生产过程中不可缺少的一环,极片作为锂电池的核心部件之一,其质量会直接影响到锂电池的性能。对直通式热轧辊进行仿真模拟,分析轧辊的温度-形变特性;通过模拟,确定轧辊流道的改进方向,并对改进后轧辊进行不同配油方案下的温度-形变特性分析。结果表明:结构改进可以提高轧辊表面温度均匀性,增加轧辊表面有效长度。     

H型钢粗轧道次工艺过程数值分析

以中型H型钢粗轧道次工艺过程为研究对象,通过热模拟实验建立了Q235流变应力模型,并选择某11道次典型规格H型钢的粗轧过程进行仿真研究,对轧制过程中轧制力及奥氏体晶粒尺寸变化进行了分析,结果表明：粗轧轧制力仿真结果和现场实测数据具有较高的吻合度;此外,粗轧过程能够有效细化腹板处晶粒,但芯部及翼缘晶粒细化不明显,因此其晶粒的细化必须依靠后续精轧过程实现。     

干平整中工作辊与带钢表面粗糙度对摩擦系数影响的研究

针对干平整轧制过程中工作辊与带钢表面粗糙度对摩擦系数的影响仅能定性分析、不能满足生产需要的问题,经过大量的现场试验与理论研究,充分结合平整机组的设备与工艺特点,基于粗糙度的基本理论,根据干平整轧制过程中摩擦特点构造了反映工作辊及带钢表面粗糙度与摩擦系数之间一一对应关系的数学模型,提出了相应的模型计算策略,并将其应用到宝钢冷轧薄板厂1 220平整机组的生产实践,定量分析了工作辊及带钢表面粗糙度对摩擦系数的影响,有效地提高了轧制压力的预报精度与产品质量,取得了良好的使用效果,具有进一步推广应用价值。     

热连轧机弯辊力优化设定策略研究及应用

针对传统热轧机板形设定模型仅根据带钢头部的要求来设定弯辊力而可能导致中尾部所需弯辊力超出设备能力极限的问题,提出一种弯辊力优化设定策略。该策略对带钢全长轧制过程进行考虑,根据最近一次同钢种同规格带钢轧制时实际轧制力与凸度的变化,预算本卷带钢全长板形控制所需要的弯辊力调节量,结合弯辊设备的能力极限,为带钢中尾部板形控制预留必要的弯辊力。在上海梅山钢铁股份有限公司热轧厂1780热连轧生产线上的实际应用效果表明,采用该策略后基本消除了带钢尾部中间轧破现象,大幅提高了热轧带钢中尾部轧制的稳定性。     

1700热连轧机轧辊磨损模型研究

以国内某1700热连轧机为对象,研究了轧辊磨损模型,分析了影响轧辊磨损的各种因素.编制离线仿真程序,计算某一轧制周期工作辊磨损.结果表明工作辊磨损形状近似箱形,受带钢宽度影响较大,带钢长度是影响磨损量的一个重要因素,一个轧制周期后,F7工作辊中心磨损约为302μm.将程序计算得到的轧辊磨损曲线与采用高精度磨床测量得到的实际磨损曲线比较,两者吻合较好,表明此轧辊磨损计算模型具有较高的计算精度.     

遗传算法优化神经网络的热轧带钢弯辊力预报模型

针对传统弯辊力预设定模型的缺陷和带钢热连轧轧制特点，利用某钢铁公司1580mm热轧线生产数据，对精轧机组末机架进行了基于遗传算法优化神经网络的弯辊力预报模型研究.以大量实际数据作为神经网络训练输入，充分考虑了输入参数之间的影响作用，模型结构简单、容易实现，其整体性能用平均绝对百分误差、均方根误差和相关系数R评价.通过将预测结果与实测结果比较，验证了模型的精度.研究发现，提出的弯辊力预测模型相比于传统模型可实现高度非线性拟合，适用于提高热轧带钢头部板形控制精度，为实际弯辊力设定提供指导和试验基础.