中厚板轧制过程的数值模拟

以L245级管线钢材料的热物性参数(密度、泊松比、杨氏模量、热膨胀系数、热导率和比热)和热模拟压缩实验获得的高温变形时应力—应变曲线等试验数据为基础,在MSC.Marc软件中建立了该钢种材料数据库,并建立了中厚板多道次轧制过程的二维有限元模型。以铸坯厚度为220mm、成品厚度为25.4mm的热轧过程为例,通过对轧件与轧辊接触面间换热系数采用取不同常数值的方法,并依据其生产时所采集的各道次相关工艺参数,对该轧件全道次热轧过程进行了数值模拟,将各道次的轧制力计算值与实测值进行了分析比较,确定了轧件与轧辊间接触面换热系数的最佳值。利用本文模型对厚度为180mm的轧件单道次轧制过程进行了数值模拟,研究了不同变形工艺参数(轧制温度、道次压下率和轧制速度)对变形区等效应变和等效应力的影响。结果表明,在轧机设备能力及生产现场条件允许时,高温粗轧阶段纵轧道次可采用低速大压下率进行轧制成形,使变形较充分地向轧件芯部渗透,从而使钢板获得细小均匀的晶粒组织,有效改善钢板的强韧性能。     

道次间冷却工艺对厚板芯部变形及组织的影响

利用道次间冷却技术对特厚钢板轧制开展道次间冷却工艺试验,研究轧制过程中的冷却参数对钢板变形渗透性和晶粒细化的影响规律。研究结果表明:道次间冷却工艺能够促进轧制变形向特厚钢板芯部渗透,在一定程度上消除了芯部带状组织;采用再结晶低温区连续轧制并在轧制道次间进行大强度冷却工艺,特厚钢板芯部组织晶粒明显细化,晶粒尺寸可达10~15μm;粗轧道次间的冷却工艺对轧制变形渗透的提高效果优于中间坯冷却工艺,并且道次间冷却强度的增大有助于进一步提高变形渗透性。     

薄规格X70M钢级管线钢板的开发与生产

介绍了X70M钢级11.91 mm薄规格管线钢板的开发与生产情况;通过设计合理的化学成分、炼钢工艺、厚板工艺,及采用TMCP(控制轧制+ACC)厚板轧制工艺,成功开发出出口的薄规格X70钢级11.91 mm×2 803 mm管线钢钢板;分析钢板屈强比超标的原因,确定了控制薄规格钢板屈强比的关键因素。分析认为:厚板精轧道次分配量对钢板性能影响较大。随精轧末道次压下量的减少,钢板变薄导致其温降增大,引起钢板变形抗力和位错密度的急剧上升,从而引起钢板强度的上升;同时,较低温度下的轧制使冷却后的晶粒更加细小,因此屈服强度上升的幅度较抗拉强度上升的幅度大,引起钢板屈强比的上升。     

日本钢管(NKK)生产出超宽不锈钢包层钢板

日本钢管在高强度不锈钢复合钢板生产方面取得进展。去年投产的福山工厂四辊厚板轧机轧出的复合钢板宽度已达5105mm。在这以前这种钢板的最大宽度为4535mm。这套轧机能承受9000t的轧制力,堪称世界之最。覆层材料是SUS304L(18—9低碳不锈钢),厚度4mm,基体钢板厚度80mm。在轧制过程中采用了厚度自动控制及     

中厚板生产的道次间辊缝动态修正模型

针对块与块之间的轧制力长短期自学习不能修正轧件个体差异的缺陷,提出了道次间辊缝动态修正模型。针对变形抗力参数的变化规律,提出了两维指数平滑处理模型,该模型采用指数平滑处理法,分别针对轧制规程的各个道次,按轧制顺序对各个轧件的参数进行纵向指数平滑处理;同时,针对轧钢前面道次变形抗力参数相对于纵向指数平滑的偏差进行横向指数平滑处理,以此确定在轧钢后几个道次的变形抗力参数,从而实现辊缝的道次动态修正。国内某3 000 mm轧机实际应用表明,该辊缝动态修正模型可使90％以上的轧件出口厚度波动控制在015 mm以内,具有较强的实用价值。     

热带钢粗轧机组温度场有限元模拟

针对宝钢2050mm热轧带钢粗轧机组的轧制工艺条件，采用有限元法建立了热应力耦合二维温度场有限元仿真模型，并模拟了全过程。给出了带钢沿厚度方向各处温度随时间的变化曲线，得出了高压水除鳞、接触传热对板材温度场的影响模型。同时给出了各道次轧制力计算结果。模拟得到的粗轧段出口温度及轧制力与宝钢现场实测数据值相吻合。     

如何提高中厚钢板的性能

通过舞钢4200mm轧机和柳钢2350mm劳特式轧机的生产实践,摸索出影响热轧中厚钢板性能的主要因素。下面就如何提高热轧中厚板性能提出几点看法: 1.碳当量、锰碳比、锰硫比及钢板厚度与性能的关系钢板的机械性能与钢的化学成份、钢板厚度、轧制工艺等密切相关。当轧制工艺稳定时,碳当量(C 1/4Mn)的高低、轧制规格的大小,直接影响着钢板的机械性能和     

轧制工艺对X70钢级管线钢钢板板形的影响

为改善X70钢级管线钢的轧制板形,在不采用弯辊力和辊型控制的情况下,研究轧制工艺对轧制板形的影响,在轧制道次压下率、轧制力和轧制速率等方面进行优化,从而获得良好终轧板形。分析认为:精轧道次轧制力均匀分配时,钢板强度较低,低温冲击韧性较差,精轧时易出现浪板;合理分配精轧末3～4道次轧制压下率,有利于减少分配的轧制力和凸度波动,获得良好的板形;适当降低轧制速率,可降低变形抗力,使钢板的变形更均匀,也有利于减少浪板。     

安钢炉卷轧机高精度过程控制模型应用研究

针对安阳钢铁股份有限公司3 450mm炉卷轧机产品尺寸精度难以满足生产要求的问题,对炉卷轧机过程控制系统进行了改进。介绍了新过程控制系统的主要模型:负荷分配模型、温度软测量模型、轧机刚度模型、轧辊磨损模型、AGC模型,并对实际生产新旧模型厚度控制精度进行了对比。生产实践表明:在轧制6mm钢板时,采用新系统钢板头尾厚度基本没有超差,钢板全长的厚度偏差(测量最大值-最小值)小于0.23mm,轧制时采用新系统比原系统可多收得1块约15m长的合格钢板。     

TA2钛管加工工艺优化

为了简化φ89 mm×2 mm的TA2钛管加工工艺路线以及提高生产效率,通过改变管坯规格和减少轧制道次的方法,对原始工艺进行了优化.经过对挤压比、开坯轧制力和开坯轧机模具的承载能力进行校核,确定了较优的工艺路线.经过工艺优化,φ89 mm×2 mm钛管生产的原材料损耗减少了约1％,轧制道次减少了1道次,设备资源利用率显著提高,模具磨损减少,生产效率提高了3倍.     

铝箔轧机辊系变形的有限元计算

用ANSYS有限元方法建立了铝箔轧机辊系变形数学模型 ,分别计算了不同轧件宽度时各轧制道次的辊缝及工作辊与支持辊间的压扁和压力的轴向分布 ,分析了不同轧件宽度时各道次铝箔的比例凸度及对板形的影响 ,与现场板形目测情况吻合。该计算方法可用做厚度大于 0 .1mm的铝箔轧机辊系变形数学模型。     

润滑轧制工艺下热轧板的冲压性能及织构

研究了板带热连轧过程中不同道次配置润滑轧制工艺对钢板力学性能、金相组织和织构的影响,发现采用润滑工艺对提高钢板n值、r值,降低Δr值有一定作用,特别是加强后段轧制道次的润滑,效果更加明显;采用润滑轧制工艺,钢板晶粒尺寸细小,钢板厚度方向上织构分布差异明显减小,进而改善了热轧冲压薄板的冲压成型性能。     

差温轧制对厚板芯部变形的影响

采用有限元方法建立了厚板轧制的刚塑性有限元模型,以研究在厚板轧制过程中引入厚度方向上的温度梯度对钢板芯部变形的影响。并与传统均温轧制进行对比,研究了差温轧制对钢板头部变形与宽展的影响,以及在两种工艺下钢板厚度方向上应变分布的变化,分析了差温轧制条件下应变、压下量与板坯厚度之间的关系。结果表明,温度梯度轧制有利于增加坯料芯部变形,差温轧制钢板头部呈现单鼓形,而均温轧制钢板头部为双鼓形。均温轧制中心与表面宽展差值为差温轧制这一数值的16倍。随着板厚减薄,道次压下量增大,差温轧制钢板内部应变逐渐提高。但当道次压下率和板厚过大或过小时,差温轧制对中心应变的改善作用不明显。     

冷轧薄带钢轧制工艺研究

针对攀枝花新钢钒股份有限公司冷轧厂冷连轧机组在生产薄带钢（出口厚度≤0．35mm）时成品机架出现振动打滑现象进行了分析。认为其产生原因是轧制力急剧增加造成的。为此，对以轧制出口厚度为0．33mm为代表的薄带钢轧制工艺进行了优化，实现了薄带钢的工业性生产。     

六辊可逆冷轧机道次量综合优化技术的研究

在六辊单机架可逆轧机高速轧制过程中,轧制道次量的设定合理与否直接影响带钢的出口板形分布以及轧机轧制的稳定性,也对生产效率与机组能耗产生影响。高速轧制虽然速度快,但是高速轧制工况下,平均每个道次压下量受到限制,相对较小,要实现出口厚度一致要多出相应数量的道次。对于可逆轧机来说,道次的增加意味着整个机组能耗的较大增加。针对高速可逆轧制过程出现的板形和能耗较大问题,通过优化各道次的前后张力、轧制速度等参数,有效降低了后3道次的轧制压力和轧制功率。并建立了各道次的板形控制和功率控制目标函数,进行加权计算后,形成了一套以各道次轧制功率均匀为目标,同时兼顾板形控制、轧制稳定性以及表面缺陷防治等因素的轧制规程综合优化设定技术。将该优化技术应用到了国内某单机架可逆冷轧机组的带钢生产,带钢出口板形质量得到改善,滑伤率有效降低,生产效率得到提高。     

有限元法计算铝带轧机的辊系变形

用ANSYS有限元方法建立了铝带轧机辊系变形数学模型。分别计算了不同轧件宽度时各轧制道次辊缝处轧辊的变形，以及工作辊与支持辊间的压扁和压力的轴向分布。分析了不同轧件宽度时各道次铝带的比例凸度及对板形的影响，与现场板形目测情况吻合。该计算方法可用做厚度大于0.1mm的铝带轧机辊系变形数学模型。     

中厚钢板回温轧制温度场的数值模拟和试验

采用有限元模型,对中厚钢板回温轧制(TRRP,Temperature-Reverting Rolling Process)工艺时的温度场进行了数值模拟,分析水流密度对表层超细晶形成的影响,并在实验室对回温轧制获得的钢板性能进行了评价。结果表明,试验钢获得超细晶的临界冷却温度为580℃;给定回温温度时,随着水流密度增加,冷却时间降低,钢板表层冷却到临界温度以下的厚度增加;与传统TMCP(Thermo-Mechanical Control Process)工艺相比,TRRP工艺下精轧时,钢板内部温度更高,意味着大压下量轧制更容易进行。在实验室进行的TRRP轧制试验,得到了表层超细晶钢,提高了力学性能。     

100mm特厚板轧制变形均匀性模拟研究

控轧控冷特厚板主要应用于造船、建筑、桥梁、容器、水电及大直径输送管线等领域.60 mm以上特厚板在轧制过程中存在厚向变形不均匀性,数值模拟是研究这一问题的理想手段.考虑轧制过程钢板与空气间换热系数随温度的变化及高温辐射传热,采用有限元模拟软件DEFORM-3D研究了100 mm特厚板轧制成形过程中粗轧道次、中间坯厚度及精轧道次对截面变形不均匀性的影响.研究结果已应用于实际特厚板轧制生产线.     

1 200 MPa级冷轧先进高强钢轧制稳定性的分析及控制

针对1 200 MPa级冷轧先进高强钢轧制不稳定问题,对热轧原料组织性能均匀性、冷轧压缩比、冷连轧机组轧制策略等进行了分析。结果表明,热轧工序投入边部加热器,采用分段冷却等手段,可有效降低热轧原料头尾部组织性能差异,保证通卷性能均匀,进而保证通卷轧制过程稳定;通过优化冷连轧机组压缩比,可有效降低材料本身的加工硬化强度,进而避免连轧机组后面机架的轧制超负荷情况;通过优化冷连轧机组轧制策略,可保证轧制过程中各机架均匀变形,避免出现轧制力差异较大的情况,进而保证轧制过程稳定。采用上述措施,1 200 MPa级冷轧先进高强钢轧制力控制在约15 000 kN,厚度精度控制在±0.06 mm以内,可保证该级别高强钢的稳定轧制。     

新钢5mm及以下厚度薄规格钢板的轧制研究

针对5mm及以下厚度薄规格钢板的生产问题,新余钢铁集团有限公司在2690mm+ 3000mm中板生产线上通过板坯设计、调整轧制规程,将设定的末道次压下量控制在1 mm左右,同时根据热辊型的计算模型选择合适的轧制时机,实现了5mm及以下厚度钢板的稳定批量生产,轧制节奏稳定在44块/h以上,综合成材率大于88％,命中率大于96％.