环件轧制中宽展变形的实验研究

本文就φ1.3m环件轧机在恒压力轧制条件下,对影响环件宽展变形的各工艺因素进行了实验研究及分析。所得结果,可用于环件轧制工艺设计,指导实际生产。     

楔横轧非对称轴类件切向力影响规律

采用Ansys-Ls/Dyna有限元软件,对工艺参数对切向力的影响规律进行较系统研究,并通过轧制力和轧制力矩的实验测试,对本分析有限元模型进行实验验证,得到了工艺参数对楔横轧非对称轴类件的切向力影响规律,为楔横轧非对称轴类件的模具设计中合理选取工艺参数提供了理论依据.     

轧环过程的等效摩擦系数

从符合轧环特点的变形区参数计算和力分析出发，引入了完全由过程参数表达的等效摩擦系数的概念和计算式，并分析了过程参数对等效摩擦系数的影响．在此基础上，得出了主轧辊轧制力短与芯辊压力之间的定量关系，其结果可用于轧环的力能参数的分析和计算．     

楔横轧轧制螺旋齿形件力能参数的影响因素

针对楔横轧轧制螺旋齿形轴类件的成形过程复杂、轧制力与轧制力矩等力能参数受轧制条件以及工艺参数的影响规律复杂等问题,采用DEFORM-3D有限元软件模拟楔横轧轧制螺旋齿形件的成形过程,分析不同工艺参数对轧制力和轧制力矩的影响规律。在H630楔横轧机上进行轧制实验,分别采用AD7202压力传感器和TorqueTrak9000扭矩仪测试轧制过程中轧制力和轧制力矩,进而验证各工艺参数对力能参数的影响规律。研究结果表明:轧制力和轧制力矩随轧制温度的升高而减小,随齿高变化率、轧制速度以及轧辊直径的增加而增加,其中,轧制温度对力能参数的影响最明显,齿高变化率和轧制速度的影响次之,轧辊直径的影响最小;进行轧机设计时,为了确保轧机承受足够大载荷,一般选取较低的轧制温度、较大的齿高变化率和较大的轧制速度。     

用上限元法计算L型截面环件在轧制过程中的轧制力

本文利用上限元法,根据 Ｌ 型截面环件在轧制成形过程中的塑性变形区的特点,将变形区划分成三个单元块,建立各单元的动可容速度场,最后计算了轧制力,并将计算值与试验值进行了比较,证明用上限元法做为一个工程计算方法在环轧分析上的合理性及可行性。为探讨异型截面环件轧制变形区中复杂的金属流动规律提供了有益的帮助。     

用上限元法对环件轧制过程的模拟

本文在分析环件金属变形的基础上,用上限单元法构造了满足边界条件的速度场,分析了各工艺因素对环轧过程的影响.理论结果得到了实验验证.所提出的方法可用于坏轧工艺分析,对生产和轧机设计具有实际的应用意义.     

高颈法兰封闭轧制毛坯设计及工艺参数优化

基于环形件轧制理论以及轧制过程中金属体积不变规律,确定了高颈法兰封闭轧制毛坯的设计原则以及工艺参数的极限范围.通过有限元仿真模拟了高颈法兰封闭轧制成形过程,研究了工艺参数对轧制产品质量以及力能参数的影响规律,并确定了本文所研究高颈法兰的最优工艺参数.在D51--450型轧环机上采用自行设计的模具进行了轧制试验,并将试验结果与有限元模拟结果进行对比分析,验证了仿真结果的可靠性.     

热连轧精轧机组预设定和自适应研究

以某厂热连轧精轧设定模块为研究对象,在其原有设定模型中添加了另外一种变形抗力模型,通过计算机编写程序,创建回归系数文件,修改输入计算模块,用新添加变形抗力模型回归过的钢种系数对现场生产中与其相近的钢种进行设定计算,比较变形抗力模型添加前后的轧制力预测值偏差。结果表明:添加变形抗力模型后的轧制力计算可以得到比较满意的精度;平滑系数在自适应学习中是十分关键的影响因素,在总结了精轧机组自适应模块中平滑系数的影响因素后,建立平滑系数的动态优化模型,通过编程读取实测数据计算轧制力,比较优化前后的轧制力误差,结果表明对于精轧机组自适应过程,动态优化平滑系数更有助于提高轧制力模型预报精度。     

热轧带钢精轧过程考虑相变的轧制力模型

对部分在精轧过程发生相变的热轧钢种,当在双相区轧制时,因奥氏体与铁素体的变形抗力随轧制温度的变化规律不同,使得传统轧制力模型的预报误差很大,影响轧制过程参数控制精度.为此,研发了一种适用于精轧过程发生相变的热轧轧制力模型.首先建立了余弦形式的相变体积分数模型,算出不同轧制温度下奥氏体与铁素体的体积分数;接着,建立加权形式的轧制温度对变形抗力影响项的计算公式,较好地模拟出轧件在双相区轧制的变形特性;最后,把该模型用于宝钢1880热轧轧制力预报在线计算,实际生产表明,该模型显著提高了无取向电工钢等精轧相变带钢的轧制力预报精度,改善了轧制稳定性.     

AZ31温轧过程变形区温度模拟

AZ31镁合金薄板温轧过程中引起变形区温度波动的因素较多,因此变形区温度的精确预测是保证轧制工艺及产品质量的关键.本文利用有限元数值模拟软件针对AZ31镁合金薄板温轧过程变形区温度进行了数值模拟,给出了轧辊及轧件的物性参数及模拟的初始条件和边界条件,确定了影响变形区温度的5个关键因素为轧辊温度、轧件温度、轧件厚度、轧制速度及压下率.通过5水平的模拟正交实验方法获取模拟数据,回归了变形区温度数学模型,最后通过一组温轧模拟实验数据测试了数学模型计算精度.     

环件连续轧制过程的有限元分析

提出了刚塑性有限元法中处理从动芯辊速度及压下量分配的方法,并在单道次轧制的基础上,对恒压力及恒压下速度两种不同的连续轧制过程进行了分析.理论与实验结果对比表明,所提出的方法简单、实用,可用于环件轧制工艺分析和控制,对指导生产具有一定的实际意义.     

UCMW轧机的边缘降控制性能和影响因素分析

建立了UCMW冷连轧机辊系与轧件一体化仿真模型. 由工作辊弯辊、中间辊弯辊、工作辊轴向移位、中间辊轴向移位确定不同仿真工况,分析了各调控手段对带钢中心凸度和边缘降的调控能力. 详细研究了带钢厚度、张力、压下率、变形抗力等对边缘降的影响. 结果表明,工作辊弯辊对带钢中心凸度的控制能力最强,工作辊轴向移位对带钢边缘降的控制能力最强,各影响因素对边缘降的影响程度都大于对中心板凸度的影响. 说明带钢边部对轧制因素的变化更敏感.     

热带钢连轧机精轧轧辊磨损计算理论

对四辊热连轧机精轧轧辊磨损进行了研究 ,除考虑了轧件的轧制长度外 ,还考虑了轧制压力和辊间压力的横向不均匀分布 ,轧件在辊缝中的纵向和横向滑动 ,轧件偏离轧制中心线的影响以及 CVC辊型对磨损的影响 ,以实测数据为基础 ,建立了支承辊和工作辊磨损分布的理论计算模型 ,计算结果与实测结果吻合很好 ,对各种轧机轧辊磨损的研究有一定的参考价值。     

在线高精度中厚板凸度计算模型

基于普通中厚板四辊轧机,利用影响函数法分析了轧件宽度、轧制力、工作辊和支撑辊尺寸和弯辊力对有载轧辊凸度的影响,并根据大量计算数据进行回归,得出在线有载轧辊凸度计算模型·分析了轧件入口凸度对出口凸度的遗传效果,综合有载轧辊凸度模型和板凸度遗传系数模型得到在线板凸度计算模型·该模型合理地考虑了轧辊变形和轧件横向流动的影响,能够真实反映出口板凸度的大小,计算精度高,是在线板形和板凸度控制的有效工具·     

应用刚塑性体的变分原理求解钢轨万能轧制过程的力能参数

为了简化钢轨万能轧制过程的三维几何模型,首先把带箱形孔型立辊简化为等效的平辊,然后分别给出轨腰、轨头及轨基的运动学许可速度场,求出在此速度场下相应变形区的塑性变形功率以及速度间断面上消耗的功率,计算中考虑了由于前滑和后滑而产生的摩擦功率.根据刚塑性体的变分原理求解水平辊和两个立辊轧制力和轧制力矩的近似解.通过比较理论值和实验值可知,利用变分原理求出的力能参数近似解稍大于实验值但最大误差不超过20%,因此根据变分原理进行力能参数计算和轧制工艺参数设定及优化是比较可靠的.     

冷轧薄带钢工作辊边部接触研究

为研究工作辊接触对冷轧带钢生产的影响,用影响函数法建立模型,并用现场生产数据模拟计算了四辊轧机的辊系变形.通过计算得到的接触压力、带钢厚度、张应力等分布数据分析了冷轧薄带时发生工作辊接触现象对轧制压力、出口厚度、出口张应力以及板形等的影响.结果表明,工作辊接触使带钢边部轧制压力降低,工作辊与支撑辊间接触压力增大.工作辊接触使带钢凸度和横向厚差减小,对降低边部减薄有利;使出口张应力分布更加均匀,减小了边浪,提高了带钢的平直度.     

工作辊辊形对中厚板侧弯的影响分析

分析工作辊辊形与侧弯的关系,可知工作辊有载辊形为正时,轧件易出现侧弯,轧制稳定性差·同时根据仿真计算得知:①支撑辊凸度保持不变,在同一轧件宽度下,如果工作辊无载辊形从凸形变成凹形,工作辊有载凸度逐渐减小;②支撑辊凸度保持不变,轧件越宽,则轧辊有载凸度的变化范围越大;③支撑辊凸度从正值变成负值,会使工作辊有载凸度曲线近似向上平移·为此采用以下措施有利于中厚板侧弯的控制:①在配辊时将上工作辊磨出一定的负凸度;②将支撑辊磨出一定的正凸度;③轧制初期多安排成品宽度较小的轧件进行轧制·     

冷轧薄板轧制变形区长度计算

本文视轧机工作辊为半无限体,用其表面压力、切力的位移公式求解工作辊在轧制变形区内的弹性压扁;依据变形区的四个边界条件,采用离散数值积分法,计算出塑性变形区及其出、入口弹性变形区的长度;根据金属在变形区内的流动速度,确定纵、横向摩擦力的方向。将计算结果与有关文献的计算结果进行比较,本文的计算方法能确切地反映轧制变形区长度沿横向的分布规律。这为正确计算轧制压力的横向分布以及辊系变形提供了理论依据。     

热带轧机轧辊表面氧化膜疲劳脱落的有限元分析

根据热带轧机工作辊与支撑辊之间的接触应力、带钢与工作辊之间的应力,以及轧制过程中的轧辊热应力解析结果,利用大型有限元分析工具ANSYS分析了热轧带钢轧辊的表面氧化膜疲劳脱落问题·结果表明,随着加载次数的增加,氧化膜在原有微裂纹处沿X方向的疲劳应力增加,这将导致在原有微裂纹处沿Y方向产生疲劳裂纹·在氧化膜与轧辊基体的结合面上,由于剪切应力的增加将发生沿轧辊氧化膜与轧辊基体结合部位X方向疲劳裂纹·由于X方向疲劳裂纹和Y方向疲劳裂纹的不断扩展,使得裂纹相遇而导致了轧辊表面氧化膜的脱落·     

轧制过程的显式动力学有限元模拟

分析了显式动力学弹塑性有限元方法的计算过程,并用其对平板轧制问题进行了模拟计算·模拟时轧辊采用刚性材料模型,轧件采用双线性强化材料模型,轧件具有一定的初始速度并向辊缝运动,咬入后靠摩擦完成轧制过程·通过模拟计算,得出咬入、稳定轧制和抛钢阶段整个轧制过程的应力应变场·将板宽对称中心线轧制压力分布的计算结果与实验值进行对比,表明计算结果准确·另外通过对计算结果进行分析还可以得出,在稳定轧制阶段存在弹性预变形区、塑性变形区和弹性恢复区;轧制压力沿接触面的分布在入口和出口的变化梯度较大,中间区域的变化梯度较小·