船用扁钢轧制翘曲试验研究

通过改变轧制润滑条件、来料长度及压下量等轧制条件,采用全排列法综合设定轧制条件,对某规格船用扁钢的轧制翘曲缺陷进行试验研究,利用数值拟合函数分析其量化关系.试验结果表明:压下量及润滑系数与翘曲率均呈二次曲线关系;不同轧制润滑条件和较小压下量条件下,翘曲率随来料长度变化近乎呈现一次函数关系.此试验规律为深入研究船用扁钢的翘曲缺陷提供了一定的理论依据.将所得规律结合实际生产应用,当来料长度不超过2 500 mm且未经过润滑工艺处理时轧制,调整压下量在18~25 mm左右,翘曲率最小.     

含铌HSLA钢板带热连轧过程非均匀应变的数值研究

 利用ANSYS/LS DYNA建立了板带轧制过程的三维热力耦合有限元模型,通过有限元模型探讨了轧件入口厚度、轧件温度、工作辊直径、压下率和化学成分中的铌含量对变形区应变分布的影响。模拟结果表明,这些因素都不同程度地影响轧件厚度方向的应变分布,对于试算的CSP流程,适量增加铸坯厚度,并在较靠前的机架分配较大的压下量有利于提高轧制过程的应变均匀性。     

热轧U型钢板桩切深孔型宽展模型的研究

利用铅试样在1:10相似比,轧辊直径130 mm,辊身长度265mm,最大轧制压力150 kN,电机功率5.5kW的实验轧机上对轧辊直径1200mm,辊身长度2200 mm,最大轧制力25000 kN,轧机功率1 000 kW的钢厂轧机进行孔型轧制模拟试验,研究0.1~0.5 mm压下量,轧辊直径97.72~107.65 mm,以及轧制润滑系数0.21~0.45对轧件宽度变化的影响。结果表明,轧制的型钢宽展随压下量增大,摩擦系数的增大而增加;将复杂非对称面进分部研究后合并影响的模式研究复杂断面型钢的宽展是可行的;获得的切深孔型宽展计算模型经实验室轧制变形测量证明是有效的。     

球扁钢轧后冷却弯曲变形理论分析

对球扁钢轧后冷却过程中产生弯曲变形的原因进行了分析,弯曲变形是轧制过程中不一致的压下率和冷却过程中不均匀的温度场相互作用的结果。球头的压下率比腹板小,将导致球扁钢产生弯向腹板方向的变形;腹板的冷却速度比球头快,将导致球扁钢产生弯向球头方向的变形。要根据球扁钢弯曲变形的实际表现形式,分析引起弯曲变形的主要决定因素,采取诸如调整轧制道次压下量分配、对球头进行快速冷却等针对性措施,控制和减小球扁钢的弯曲变形。     

冷轧过程轧板内夹杂物位置变化研究

运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对DCO3冷轧板五连轧过程中轧板内硬性夹杂物位置变化进行了模拟,分析了夹杂物尺寸、初始位置以及轧板压下量对夹杂物位置变化的影响。模拟结果表明:在轧制方向上,轧件压下量越大以及夹杂物距轧件表面初始距离越小,夹杂物在轧制方向上的位置变化幅度也就越大;同时发现压下量是主要影响因素。在轧件厚度方向上,轧制过程中夹杂物距轧件表面距离越来越小;且相同压下量时,夹杂物直径越大,轧制后其距轧件表面距离也就越小。     

基于辊缝动态摩擦方程的铝板冷轧机垂振机理分析

针对高速铝板轧制过程中频繁出现的冷轧机垂直振动现象,结合轧制工艺润滑原理和机械振动理论,建立基于辊缝动态摩擦方程的轧机垂直振动模型.该模型由辊缝几何形状模型,轧辊-轧件工作界面的动态摩擦模型,变形区内的正向轧制应力、摩擦应力分布模型,以及单机架铝板冷轧机二自由度垂向系统结构模型组成.同时,为研究轧辊-轧件工作界面动态摩擦机制影响下的冷轧机垂振机理及系统稳定性,采用某厂单机架铝轧机设备及工艺参数,搭建Matlab/Simulink平台,分别模拟仿真轧制压力和正向轧制应力曲线,验证该模型的有效性;并讨论分析了变形区混合摩擦状态,轧辊-轧件表面粗糙度、轧件入口厚度与系统稳定性的关系.      

异型门架型钢轧制过程稳定性模拟

借助有限元分析软件对C160规格异型门架型钢的非对称切分孔轧制过程进行模拟仿真,并对轧制过程的翘扣头、弯曲、扭转等稳定性进行模拟。对稳定轧制阶段截面云图中应变分布、变形及延伸进行分析,并进行生产实施,结果表明：轧制过程中,稳定阶段轧件截面下部变形及延伸大于上部应变,造成轧件上翘;左侧变形及延伸大于右侧应变,造成轧件向右侧弯;对角的应变分布及延伸相近,轧件没有发生明显扭转。为轧制过程稳定性研究提供了一种方法,对保证轧制顺行、稳定工艺、提高作业率及指导生产具有重要意义。     

工艺参数对楔横轧无台阶端头轧件料头体积损耗影响规律

采用DEFORM-3D软件对无台阶端头轧件的成形过程进行了有限元数值模拟,并结合二次回归正交旋转组合设计法,研究了各工艺参数对无台阶端头轧件料头体积损耗的影响规律,得到了轧件料头体积的回归方程.研究表明,轧件的料头体积与轧制长度成正比,与展宽角成反比,在模具设计允许的条件下,宜选用较小的展宽角.通过轧制实验,验证了回归方程的可信度和影响规律的正确性.      

轧制同轴复合棒材的芯材变形规律

棒材同轴复合时芯材与加工工具不接触，其横截面形状及尺寸精度控制难度大，采用方-椭圆孔型轧制时芯材圆度严重超公差。在建立覆材和芯材变形抗力模型的基础上，利用三维弹塑性热力耦合有限元方法对同轴复合棒材热轧变形过程进行数值模拟。分析了轧制孔型、覆材及芯材外形对轧制后芯材变形和形状的影响，用工业试验对模拟计算结果进行验证。结果表明：轧辊孔型设计对芯材不圆度的影响最明显，覆材及芯材外形是次要影响因素。这是因为方-椭圆孔型系统会导致最终轧件在横截面上的非对称等效累积应变分布，以及导致轧后芯材严重不圆。减少K4孔的轧件压下量，增加K3孔轧件压下量，可以改善方-椭圆孔型中轧件变形的对称性，减少芯材不圆度。     

不均匀变形、附加应力和残余应力

不均匀变形是指轧件各处的相对压下量、流动速度及应力彼此各不相同。在实际生产中,用平辊轧制矩形件时,尽管沿轧件宽度上相对压下量是相同的,但在轧件内部各点之压下量还是不同的。所以,任何压力加工过程产生不均匀变形是不可避免的。引起不均匀变形的原因有:①轧制时,由于轧件内化学成份和组     

304不锈钢中的夹杂物及其冷轧变形行为

非金属夹杂物是引起冷轧板坯表面缺陷的主要原因.分析了304不锈钢热轧板坯中非金属夹杂物的成分、形貌及尺寸.对304热轧板坯进行不同压下量的轧制,分析不同厚度冷轧板坯中的夹杂物形状和尺寸,研究非金属夹杂物在板坯冷轧过程中的变形行为.结果表明:304热轧板坯中的夹杂物主要组成为CaO-SiO2-MgO-Al2O3的复合氧化物,为脆性夹杂物;冷轧过程中,夹杂物的塑性变形不明显,随着冷轧压下量的增加,大颗粒的夹杂物不断被轧碎,板坯中夹杂物的平均尺寸逐渐减小.     

薄壁无缝钢管顶管过程拉凹缺陷研究

摘要：为了解决CPE顶管机组轧制薄壁无缝管实际生产中出现的管壁拉凹问题，基于某钢管公司114mm CPE顶管机组的装备和工艺条件，借助于有限元分析软件Simufact，对42CrMo4钢管典型规格111mm×435mm顶管过程的辊模力、各机架轧件出口壁厚、应力应变及相对滑动速度进行了分析。结果表明，顶管过程中，减壁量较大的机架之间存在张力作用，机架减壁量越大，轧件在辊缝处壁厚减薄量越大；轧件在辊缝处所受到的轴向应力均为拉应力，在靠近轧件头部一段距离内轧件所受到的轴向拉应力较大，发生壁厚拉凹的倾向性增大。机架过大的减壁量和减壁率引起的轧件沿孔型宽度方向的严重不均匀变形、机架间大的张力及芯棒与轧件间过大的速度差引起的芯棒拽入力是顶管过程管壁拉凹缺陷产生的主要原因。     

Deformation Behavior of Fe-36Ni Steel during Cryogenic (123-173 K) Rolling

Microstructural evolution and mechanical properties of cryogenic rolled Fe-36Ni steel were investigated. The annealed Fe-36Ni steel was rolled at cryogenic temperature( 123-173 K) with 20%- 90% rolling reduction in thickness.The deformation process was accompanied by twinning at cryogenic temperature,and the mean thickness of deformation twins was about 200 nm with 20% rolling reduction. When the rolling reduction was above 40%,twinning was suppressed due to the stress concentration in the tested steel. Deformation microstructure of Fe-36Ni steel consisted of both twin boundaries and dislocations by cryogenic rolling( CR),while it only contained dislocations after rolling at room temperature( RT). The tensile strength of Fe-36Ni steel was improved to 930 MPa after 90% reduction at cryogenic temperature,while the tensile strength after 90% reduction at RT was only 760 MPa. More dislocations could be produced as the nucleation sites of recrystallization during CR process.     

超高强钢冷轧过程轧制力计算的改进模型

 为了解决采用圆弧模型计算超高强钢冷轧过程轧制变形区轧辊压扁曲线误差较大的问题,充分考虑到超高强钢的轧制特点,通过分析不同压扁半径下轧辊压扁曲线的变化规律,构造出新型轧辊压扁曲线函数模型,给出了该函数中轧制变形区接触弧长特性参数与轧辊压扁曲线特性参数的求解方法。基于此,根据弹塑性理论中的变形与应力关系,推导了入口弹性变形区、塑性压下变形区以及出口弹性变形区单位轧制压力分布计算过程,建立了超高强钢冷轧过程总轧制力计算模型。并将其推广应用到某钢厂2030冷连轧机组,验证了该模型的计算准确度。结果表明,超高强钢冷轧过程轧辊压扁曲线用二次函数表示,更能准确反映轧辊压扁状态,其计算结果与实际值具有较高的吻合度。同时,为冷连轧机组生产超高强钢产品极限轧制能力的评估与轧制规程的制定提供了理论依据。     

不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程板形翘曲行为

 针对不锈钢/碳钢复合板在平整轧制过程中极易出现不均匀延伸并导致板形翘曲的行为,建立了不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程的有限元数值模拟模型,对已实现工业化批量生产的不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程的不均匀变形行为及其可能导致的板形翘曲缺陷进行数值模拟研究。在此基础上,对比分析了均质板、非对称不锈钢/碳钢复合板以及对称不锈钢/碳钢/不锈钢复合板平整轧制过程板形的遗传与演变规律,发现仅非对称不锈钢/碳钢复合板在平整轧制过程中极易产生板形翘曲缺陷,同时对比分析了平整和常规轧制对非对称不锈钢/碳钢复合板轧后翘曲缺陷的影响。揭示了不锈钢/碳钢复合板厚向分层特征以及复合板尺寸参数、平整工艺和平整机设备参数等对其板形翘曲缺陷的影响规律,研究表明,对复合板尺寸参数而言,平整过后翘曲高度与厚度比呈正比。对于平整工艺而言,当等张力平整轧制时,平整过后翘曲高度与张力呈正比;当不等张力平整轧制时,前张力的变化对平整过后翘曲缺陷的影响较大;同时平整过后翘曲高度与轧辊和碳钢层表面摩擦因数呈反比。对平整设备参数而言,平整过后翘曲高度与碳钢层表面接触的轧辊辊径、入口侧防皱辊抬起高度以及不锈钢层表面接触轧辊偏向入口侧的距离均呈正比关系。最后,采用轧制试验对数值模拟结果进行了验证,证明了复合板平整轧制模型的准确性。基于上述研究结果,提出了相应的工艺对策,为金属复合板平整轧制过程的板形翘曲控制提供了理论依据。     

无缝钢管回退式芯棒二辊连轧特性分析

利用有限元软件MSC.Superform对回退式芯棒钢管连轧过程进行数值模拟,探究回退式芯棒二辊连轧钢管的金属变形、力能参数及运动学特点。结果表明:与全浮动芯棒相比,回退式芯棒轧制时金属横向流动较小,降低了孔型开口处金属过充倾向;钢管平均壁厚偏薄,促进了钢管减壁,但可能会造成壁厚收缩;轧制力有一定的降低。与限动式芯棒相比,芯棒轴向力较大,钢管易发生抱棒。     

GCr15控制轧制新工艺的模拟研究

用热扭转试验机，实现了热变形模拟轴承钢控制轧制工艺。研究了形变过程中所发生的静态和动态软化过程，观察了形变后的组织，证实在生产过程中实现的可能性，为在生产中推广使用提供了科学依据。     

冷轧硅脱氧304不锈钢中氧化物夹杂的演变行为

 为实现固态钢基体内夹杂物在冷轧过程中的控制，将硅脱氧304不锈钢热轧板经多道次冷轧至不同的厚度，利用扫描电子显微镜对试样内夹杂物在冷轧过程中的演变行为进行了研究。结果表明，硅脱氧304不锈钢内夹杂物的类型主要为低熔点SiO2-CaO-MnO-Al2O3，其在热轧板内的形貌为大尺寸长条状。冷轧时，这些长度为2.0～23.0 μm的长条状氧化物夹杂发生断裂，形成多个1.0～3.0 μm小尺寸夹杂物。随着冷轧压下量的增加，断裂后形成的夹杂物尺寸逐渐减小。但当夹杂物尺寸降低至约0.5 μm时，夹杂物不再发生断裂。同时，断裂后形成的小尺寸夹杂物之间的距离与夹杂物的初始尺寸无关，由冷轧板的伸长率决定。     

斜轧扩管机的工艺特征

斜轧扩管机是无缝钢管生产系统中比较重要的一种机型,主要适用于生产大口径中薄壁钢管。采用空间解析和有限元模拟的结果,对斜轧扩管机的送进角、主变形和附加变形进行了分析,可为同类机组的品种开发、工艺优化、设备改造和设备设计提供依据。分析结果表明:①斜轧扩管机的轧辊调整与普通斜轧管机不同,但与普通斜轧管机一样具有送进角;②辗轧角和轧辊平移是斜轧扩管机形成送进角的必要条件,辗轧角越大、轧辊平移距离越大,则送进角越大;③斜轧扩管机的减壁变形主要转化为扩径变形,纵向变形很小;④斜轧扩管机的附加变形远小于普通二辊斜轧的附加变形,而且扭转变形很小。