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。     

H型钢轧制过程的计算机仿真

为解决H型钢轧制缺陷问题，用塑性有限元软件建立了H型钢的轧制模型，模拟了轧制过程，并用热力耦合法分析了轧件的变形和金属流动情况和腹板的轧制力分布。仿真结果与实测数据基本吻合。     

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。     

基于流函数的H型钢轧制力能参数模型

通过合理的假设对H型钢变形区进行分区,基于流函数方法确定了各个变形区的速度场,建立了H型钢万能轧制力学模型.在此基础上,使用Powell多参数优化算法优化变形区参数以使变形区的总功率达到最小并最终求得H型钢轧制力能参数.计算中采用高斯积分的方法,使得计算结果更加准确.计算结果表明,腹板和翼缘的延伸率相同时,本文模型计算结果与经过实验数据验证的有限元结果的误差不超过1.53％,当偏离标准工况较大时,通过适当修正,亦可保证本文方法的计算精度.在腿腰延伸比λ=1附近时,模型计算的轧制力与有限元结果变化趋势相同.在合理的力臂系数情况下,两者结果吻合较好.     

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。     

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.     

热连轧H型钢轧制变形数值模拟

应用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA,采用热力耦合大变形模拟方法对H型钢9道次热连轧过程进行了数值模拟.以某钢铁有限公司现场的轧制条件、工艺参数为基础,对连轧模拟参数进行了设置,模拟分析了热连轧H型钢变形过程中稳定部位的应力、应变分布以及金属流动规律,为连轧H型钢的均匀变形、改进产品质量提供了基础.     

简支钢梁火灾行为的试验研究

为了考察火灾作用下简支钢梁的破坏特征及结构性能,对2根采用国产轧制H型钢的简支梁在不同荷载水平作用下的抗火性能进行了试验研究.采用水平燃油炉对试件进行升温,给出了采用轧制H型钢的简支梁在火灾作用下的变形和截面温度分布.试验结果表明:在火灾作用下,荷载对简支梁的挠度影响较小,对梁破坏时的温度影响较大.试验结果为H型钢梁火灾行为的理论研究提供了依据.     

T字件在多辊孔型中的变形规律

本文对T字件在多辊孔形中轧制条件做了分析的基础上,在实验室条件下对多辊孔型中T字件的变形规律进行了模拟实验。结果表明:作为H形件一半的T字件,在多辊孔型中的变型规律与H形件一样。但是,由于T字件在轧制条件下缺少一个腿,致使腿的增长(或宽展)系数和滑动系数都比H形件大;并且腿的宽展系数要比腰的宽展系数大。研究表明:T字件比H形件需要更大的腿、腰压下系数比才能防止腰部波浪现象。     

基于神经网络的冷连轧机轧制力预报模型

为了提高冷连轧机轧制力预报精度，提出一种解析数学模型结合神经网络校正模型的计算方法，建立冷连轧机轧制力预报模型。采用径向基函数的局部映射和全局线性映射相结合的神经网络校正模型求解带钢变形抗力和轧制变形区的摩擦因数；并采用轧制变形区离散化方法分析轧制变形区内张力、摩擦力及金属变形抗力等在带钢轧制方向上的分布规律，从而建立轧制力在线计算数学模型。现场实测数据离线仿真结果表明，采用此基于神经网络的冷连轧机轧制力预报模型预测轧制力，其预测误差小于8．9％，此模型能用于指导生产实践。     

异步交叉轧制变形区应力分布特征

分析了异步交叉轧制变形区轧件的受力状态和金属流动特性,采用三维有限差分法对异步交叉轧制下轧件在变形区的应力分布特征进行了三维解析。表明：异步交叉轧制变形区的显著特征是忆件受到纵横双向剪切变形作用,异步比和交叉角的综合作用促使变形应力分布得以均化,这是异步交叉轧制能够显著提高板形控制力并降低轧制能耗的内在原因。     

H型钢断面组织对其机械性能的影响

H型钢因其断面异型，轧制变形时金属流动性大，断面温度分布不均匀使得其断面组织均匀性很难得到控制。在建筑工程中H型钢的广泛应用，使得对产品的形状、尺寸精度和机械性能要求日益严格。在金属的塑性变形过程中，微观组织的演变对金属的机械性能有着很大的影响。为了研究组织对机械性能的影响，对产品的机械性能进行的拉伸实验并对组织性能进行了观测，分析了组织对机械性能的影响。并对轧制规程进行优化。     

厚规格钢板差厚轧制数值模拟与工艺研究

基于ABAQUS有限元软件,采用显式动力学算法对厚规格钢板三维常规轧制与差厚轧制热力耦合过程进行模拟仿真,获得差厚轧制变形区金属流动与应力、应变分布规律,研究常规轧制与差厚轧制在轧制过程中轧制力与轧制力矩的变化规律,分析差厚轧制对于轧制过程钢板咬入条件的改善.差厚轧制试验结果表明,制定合理的差厚轧制工艺,可以克服厚板坯轧制时的咬入限制,减小头部冲击造成的力矩峰值的影响,增加厚规格钢板心部变形的渗透,在一定程度上可以改善变形均匀性和组织均匀性.     

CSP连轧过程变形的有限元分析

借助Marc商用软件,采用弹塑性大变形热力耦合有限元法,对薄板坯CSP连轧过程的变形过程进行模拟,分析了轧制过程中各道次轧件等效应力、等效应变、等效应变速率和轧制力的变化．结果表明：在轧制变形区内,等效应变沿轧制方向逐渐增大,在轧件出口处达到最大值;而在轧件入口表面附近等效应力和等效应变速率最大;在轧制稳定阶段．轧制力在微小范围内波动;轧制力模拟值与实测值基本一致．分析结果可以为工业生产提供参考．     

H型钢轧制力和力矩的研究

本文对万能孔型中轧制H型钢时的轧制力和力矩进行了模拟实验研究和理论分析,模拟实验以在可逆式H型钢连轧机组上轧制H200×200为研究对象,得到了无张力、前张力、后张力三种轧制条件下的轧件腰部及边部平均单位压力和水平辊轧制力矩;理论分析采用刚塑性有限元法,在总泛函中考虑了张力功率和速度不连续面上的剪切功率,理论计算得到的H型件的轧制力和力矩均与实验结果符合良好。     

基于条元法的异步轧制金属三维塑性变形分析

采用条元法分析了异步轧制条件下金属在变形区内的变形情况,建立了适用于异步轧制的轧制压力公式及中性点坐标公式,并在计算摩擦力时考虑了粘着区的存在。通过仿真分析,得到了异步轧制条件下变形区内摩擦力的分布规律及应力、应变的分布规律,最后分析了不同速比对等效应力的影响以及不同入口厚度对轧制压力的影响。     

连轧管机的自激振动分析

无缝钢管的轧制变形区作为轧制过程的工作界面,其动力学特性对连轧管机的轧制振动有决定性影响.分析了动态情况下轧制界面上的界面摩擦、轧制变形规律、轧辊运动等行为机理及其耦合特性,建立了轧制界面的动力学模型,通过模型研究轧制工艺参数与轧制力能参数的关系,分析了连轧管机的自激振动发生的原因,并用数值模拟方法分析了在不同轧制条件下的轧制变形区的工艺参数与连轧管机的自激振动关系,为解释连轧管机的自激振动机理提供理论基础.     

轧制处理对生物医用Zn-Mg合金组织和性能的影响

采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、万能材料试验机和电化学工作站等设备,分析和研究了轧制变形对生物医用Zn-Mg合金的显微组织及力学性能的影响。结果表明：铸态、轧制态的合金均由Zn和Mg₂Zn₁₁两相组成;在轧制变形过程中,物相未发生改变,抗拉强度逐渐提高,伸长率先提高后降低,耐腐蚀性能逐渐下降;随着轧制变形量的增加,晶粒沿轧制方向的变形程度逐渐增大,直至出现纤维状组织。在相同的退火条件下,轧制变形量越大的Zn-Mg合金,再结晶晶粒尺寸越细小、均匀。     

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.     

冷连轧过程控制变形抗力模型的自适应学习

以考虑冷连轧带钢轧制过程变形区金属塑性变形以及入口、出口弹性变形的变形抗力模型和Bland Ford Hill轧制力模型为基础,将实测轧制力值代入轧制力计算模型建立起以变形抗力后计算值为未知量的非线性方程,求解该方程可以得到变形抗力后计算值,进而通过指数平滑法计算出变形抗力模型中的自适应学习系数·实际应用表明,由该方法得到的变形抗力后计算值的精度和稳定性能满足模型在线控制要求,可以提高在线控制变形抗力模型和轧制力模型的计算精度·