Existence and uniqueness of extreme point of total power rate functional for hot rolling problem with rigid-plastic SCM model

The total power rate functional for hot rolling problem with the rigid-plastic SCM model is considered. The gradient operator of the plastic deformation power rate functional is deduced. It is strictly monotone mapping. Further, it is proved that the frictional power rate functional is a convex functional and the tensional stress power rate functional is a linear one. Hence, the total power rate functional is a strictly convex functional. By using nonlinear functional analysis methods, the existence and uniqueness of extreme point of the functional is obtained.     

刚塑性可压缩材料模型热轧过程的逼近问题

针对刚塑性可压缩材料模型热轧过程,利用塑性变形功率泛函梯度映射的强单调和连续性以及在常用的Kobayashi摩擦条件下表面摩擦功率泛函的凸性和可微性,总能耗率泛函是严格凸,强制且可微的泛函·并借助于非线性分析的方法,得到了总能耗率泛函的逼近可解性·     

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.     

立轧对称-反对称抛物线狗骨模型轧制力的解析

为提高热轧产品质量,必须保证热轧带钢宽度尺寸精度,生产中多采用在粗轧机组处安装立辊轧机来进行控制,但立轧后板坯横断面会产生狗骨形状.首次建立了立轧对称-反对称抛物线狗骨函数模型和运动许可速度场.使用刚塑性第一变分原理,采用变上限积分得到立轧时总功率泛函和轧制力的解析解.将轧制力解析结果与有限元仿真值进行比较,误差在3%以内,与Yun模型比较误差不大于6.3%.采用本文模型预测现场轧制力的精度良好,可以满足现场控制要求.     

一种新型实用热轧工艺参数模型的开发

介绍了一套自主开发的热轧工艺参数模型. 该模型内耦合了不同钢种的变形抗力曲线,这些变形抗力方程中耦合了钢的化学成分、温度、应变、应变速率及奥氏体晶粒尺寸等因素. 根据输入的工艺参数用西姆斯方程计算每道次的应变速率及应变量,并得到相应道次的变形抗力、热轧轧制力、力矩及功率等参数. 模型可根据实测的结果自学习,并修正相应的结果. 与攀钢热轧厂的实测结果相比,模型的输出结果吻合较好,预测误差在10%以内.     

轧制摩擦系数对H型钢舌形端部的影响规律研究

在热轧H型钢生产过程中经常出现腹板和翼缘延伸不均匀的现象,即所谓"舌形端部",导致大量的切头损失。本文采用ABAQUS有限元软件模拟了H型钢的热连轧过程。计算结果表明改变轧辊与轧件的接触面摩擦系数影响了H型钢端部的金属流动,进而影响"舌形端部"长度。其中,增大水平辊侧面与轧件翼缘的接触摩擦系数或者减小立辊与轧件翼缘的接触摩擦系数,都可以有效降低舌形端部的总长度,进而降低H型钢切头损失。随后的实验证明了模拟结果是可信的,可以为实际生产提供借鉴的经验。     

角平分屈服准则解析热轧厚板展宽轧制力

根据厚板轧制变形特点,提出了适用于展宽轧制阶段的二维流函数速度场。利用角平分屈服准则对提出的速度场进行解析求得了内部变形功率表达式。采用共线矢量内积法与积分中值定理分别求得了摩擦功率与剪切功率表达式。经总功率泛函最小化获得了轧制力矩与轧制力的解析解。与国内某厂320 mm板坯的实际轧制数据比较表明,该解析解具有较高的预测精度,最大误差不超过10.45%。轧制工艺参数分析表明,随着压下率的增加或几何因子的减小,轧制力矩与轧制力增加;摩擦系数对轧制力矩和轧制力的影响较小。     

加入隔离球的滚动螺旋传动效率分析

滚动螺旋传动的工作原理是在螺杆和螺母的螺纹滚道间置有钢球，当螺母或螺杆转动时，钢球沿螺纹滚道滚动，产生滚动摩擦（伴有滑动摩擦）．通常钢球尺寸相同，但如果采用一些尺寸稍小的钢滚──隔离球，从而既保证了传动精度又减少滑动摩擦，在足够的予紧条件下不使效率下降．     

热连轧工作辊三维瞬态温度场数值模拟

考虑水冷、空冷、摩擦热和变形热以及工作辊与轧件接触热传导等动边界条件，采用有限差分法，建立了热连轧工作辊三维瞬态温度场分析计算模型。使用该模型实现了对工作辊温度的动态分析和精确计算，预测工作辊非稳态轧制时的瞬态温度分布、稳态温度场和终轧后空冷时的温度场。     

ESP工艺下低碳钢奥氏体演变行为

通过楔形铸坯直接轧制和带有中间坯补热工序的大道次变形量热轧实验,研究了铸坯直接轧制、大道次变形量以及中间坯补热工序对奥氏体组织演变的影响,并与常规热轧工艺进行了对比.结果表明:随铸坯压下率增加,变形后奥氏体晶粒尺寸逐渐细化.与铸坯再加热轧制工艺相比,当压下率为48%,53.6%和66.7%时,铸坯直接轧制工艺的奥氏体晶粒较为粗大,压下率为72.3%时,其变形组织更为细小均匀.与常规工艺相比,粗轧阶段大道次变形量促进奥氏体再结晶;中间坯补热工序提高了奥氏体晶粒尺寸均匀化程度.     

超越离合器的滚动摩擦研究

研究了脉动无级变速器用超越高合器的滚动摩擦。滚动摩擦力主要由弹塑性滞后、粘着效应及微观滑动等引起。应用赫芝接触理论和材料的粘弹性性质，着重研究了弹性滞后和粘着效应。计算了由滚动摩擦产生的摩擦功耗，并举例分析讨论了两种结构的结果。     

全浮动芯棒钢管连轧过程芯棒与轧件的摩擦研究

应用有限元分析研究了8机架全浮动芯棒钢管连轧过程芯棒与轧件间的摩擦作用,揭示了该摩擦作用在轧制过程中的演变规律及其对连轧运动状态与电机能量分配的影响.结果表明,在第1—4机架的咬入过程中,毛管所受芯棒的摩擦作用从完全为负摩擦演变为正负摩擦共存,中性面随咬入的进行逐渐向接触区出口侧移动,且在第1机架中性面会完全移出接触区.在第5—8机架的咬入过程中,芯棒始终滞后于毛管,因而芯棒对毛管的摩擦作用均为负.稳定轧制阶段,芯棒在轴向受到的摩擦合力为零,其速度不发生变化.该阶段8个机架可以分为3类:其中1、2机架为滞后机架,第3机架为同步机架,4-8机架为导前机架.整个机组芯棒与毛管运动的中性面位于第3机架接触区,但在第2机架和第4机架接触区也存在芯棒与毛管速度相等的位置.芯棒在各机架的摩擦状态不同使其成为导前机架向滞后机架传递能量的工具.因此,第5-6机架在轧制能耗较低的情况下,电机仍保持较高的输出功率,而1、2机架的轧制能耗虽然较大,电机输出功率反而较小.     

多道次中厚板热轧过程的综合数值解析法模拟

采用微分方程的解析解法和数值解法相结合的思路建立了中厚板热轧过程温度场、变形场和轧制力的综合求解模型.在该模型中,考虑到轧件厚度方向的温度梯度远大于沿宽度和长度方向的温度梯度,因而将热传导方程简化为一维微分方程,基于拉格朗日坐标建立了温度场的级数解法.针对中厚板轧制的速度场特点设定了速度场函数,基于欧拉坐标架建立了应变速率和应变的数值解法,从而解决了多道次轧制过程的温度场与变形场连续计算问题.利用该模型模拟了中厚板12道次热轧的成形过程,给出了轧件温度随时间的连续变化曲线以及各道次的轧制力、应变和应变速率的分布和大小.模拟结果与工业现场实测数据吻合较好.     

热连轧机工作辊轴承座的热变形场分析

以宝钢2050热连轧机工作辊轴承座的热变形故障作为研究对象,详细分析了轴承系统的内热源,确认轴承内部的摩擦热是轴承系统温升的主要热源,本文采用有限元方法,同时利用三维有限元温度场程序和SAP5软件,研究了轴承座的热变形场分布规律.     

高速冷连轧过程摩擦热模型研究

本文根据轧制过程运动学方程导出了冷轧摩擦功率理论模型,利用1700mm冷连轧机的实测数据建立了统计模型,并对有关问题进行了探讨,为深入研究高速冷连轧过程的热行为和板形控制等提供了重要依据。     

热轧金属横向流动规律及其对板形的影响

采用有限元软件ABAQUS建立热轧金属弹塑性变形模型研究金属横向流动,为了降低模型计算成本,在模型中引入平稳轧制过程中轧件几何模型端面纵向位移沿横向均布的假设.利用此模型仿真研究轧制过程中多个因素对于金属横向流动的影响规律以及相应金属横向流动对轧件板形造成的影响.研究结果表明,接触界面摩擦状态的改变对金属横向流动的影响可以忽略;宽带钢热连轧生产中,在比例凸度不变的情况下,宽度的变化和平均前、后张应力介于实际生产范围内的波动不会引起金属横向流动的变化以及进一步的轧件板形变化;金属横向流动随压下率变化,且使得压下率增加时轧件对称板形向中浪趋势发展;金属横向流动随对称及非对称板廓相似度变化,且金属横向流动的变化显著削弱板廓相似度的改变对轧件板形的影响.为了满足生产现场的在线控制,根据多组有限元模型计算结果建立快速金属横向流动非线性回归模型,为轧件板形的准确调控奠定基础.     

混合润滑状态下渐开线直齿轮啮合效率分析

针对齿轮通常在混合润滑状态下工作的实际情况,对齿轮啮合面进行受力分析,结合弹流润滑和边界润滑两种摩擦系数,建立了混合润滑状态下的动态摩擦系数数学模型.建立了以瞬时压力角为变量的齿轮滑动摩擦功耗和滚动摩擦功耗数学模型,避免了现有的沿啮合线积分的功耗模型存在原理误差的问题.最后,对提出的混合润滑状态下渐开线直齿轮啮合功耗进行仿真,并与弹流润滑仿真、实验数据进行比较分析,验证了混合润滑状态下渐开线直齿轮摩擦系数模型以及啮合效率模型的可行性.     

滚动摩擦机理和滚动摩擦系数

指出古典滚动摩擦定律存在着一定的局限性,对滚动摩擦机理从摩擦学观点进行了探讨,分析了滚动阻力来自微观滑动和弹性滞后.通过一系列金属和非金属材料的摩擦试验,测得滚动摩擦系数值及其变化规律,从而指出了影响滚动摩擦系数的主要因素.最后认为,滚动摩擦系数还须靠实测来确定.     

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。     

滚锥包络环面蜗轮副的研制与试验

滚锥包络环面蜗轮副是笔者研制成功的一种啮合齿面间呈一滚动摩擦。蜗杆与蜗轮均为硬齿面,适于动力传动的新型环面蜗轮副。本文叙述了该轮副的设计、制造与试验等方面的内容。