中厚板轧制过程的有限元仿真研究

本文采用了MSC MARC2005有限元分析软件包建立了中厚板轧制的有限元仿真模型,通过接触分析的方法对中厚板的轧制过程进行了三维模拟仿真,并对不同压下量轧件轧后变形及应力分布做了分析,结果表明与实际轧制参数基本一致。     

高精度中厚板平面形状预测模型的研究及应用

针对中厚板轧制过程的工艺特点,利用ANSYS/LS-DYNA完全重启动技术建立了三维弹塑性有限元模型。对中厚板轧制过程进行了多工况多道次仿真研究,修正了轧件头、尾平面形状预测模型。根据数值仿真结果和修正模型建立了高精度中厚板平面形状预测模型。依据此模型计算结果设计成形MAS控制方案,经2 800 mm中厚板轧机试验验证...     

中厚板轧制过程智能化温度预报模型

 采用有限元(FEM)程序模拟计算了中厚板轧制过程中的温度变化，得到与实测温度符合甚好的模拟结果。以模拟计算结果为基础，建立了BP神经网络和回归温度预报模型。采用两种模型对中厚板热轧过程中轧件表面温度变化情况进行了预报。结果表明，神经元网络模型的预报值较回归模型更接近FEM模拟计算值和实测值，可将神经元网络模型应用于中厚板轧制过程中轧件表面温度变化的在线预报。     

中厚板厚度的在线软测量方法

根据中厚板的轧制特点,建立了比较完善的轧件出口厚度的软测量方法,它考虑了辊系弹性变形的影响,并引入辊缝零点漂移自学习算法,修正了轧辊磨损、热膨胀和机械间隙变化带来的影响,使轧件出口厚度的软测量模型更加完善.同时分析了实时轧制力和辊缝数据的处理方法对厚度计算的影响.在中厚板厂的应用结果表明,这种软测量方法精度较高,适合在实时中厚板轧制过程中应用.     

中厚板轧制过程中轧制力变化有限元模拟

采用动态显式有限元法对中厚板轧制过程进行了分析.分析了轧制过程稳定阶段接触区中厚板单元数、轧辊单元尺寸以及中厚板初始速度选择对有限元分析计算结果的影响,得出了合理的轧制过程有限元模拟参数,并对某中厚板厂15道次轧制过程轧制力变化规律进行了分析,稳定阶段轧制力计算结果与实测结果非常接近.该结果对中厚板轧制过程模拟具有一定的参考意义.     

中厚板轧制过程的数值模拟分析

在中厚板轧制成形过程中采用有限元方法进行数值模拟分析可以为实际生产提供合理的工艺参数，便于延长轧机的寿命。提高产品质量和减少试错过程的消耗等。文中阐述了利用有限元软件对中厚板轧制成形过程的非线性数值模拟分析中的一些广为关心的问题，包括：摩擦力在轧件表面的分布情况以及摩擦力大小对轧制过程的影响；材料的等向强化模型、运动强化模型和混合强化模型对中厚板轧制过程的影响；热一力耦合对厚板轧制成形过程的影响及其数值模拟分析方法。     

中厚板精轧轧制规程的负荷协调分配法及其动态调整

基于中厚板精轧过程的轧制特点，提出负荷协调分配法。该算法通过调整轧制力限制系数来调整约束条件使得最后道次的出口厚度与目标厚度的偏差小于给定误差，并同时获得优化的轧制规程。然后介绍如何根据轧件板形的变化来调整轧制规程。通过实例证明该算法及其动态调整方法适应性和灵活性很强，适合于在实时中厚板轧制过程中应用。     

箱型孔轧制方坯的显式动力学有限元模拟

借助有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA，对方轧件在箱型中的动态轧制过程进行模拟仿真，分析了轧制区应力场和轧件变形参数。数值模拟结果和试验结果基本相符。     

热轧U型钢板桩精轧过程金属流动行为的有限元分析

针对热轧U型钢板桩(SY390BZ/%:0.23C、1.60Mn、0.44Si、0.18V,0.18Ti、0.05Nb)轧制过程中产生翘曲缺陷,采用有限元分析软件ABAQUS显式动力学算法,结合实验室试验测量参数,对钢板桩的精轧过程进行了仿真计算。在仿真计算的基础上,根据轧制平面内节点位移矢量分布情况,分析了轧件横向和纵向断面内金属流动规律。模拟结果显示轧件断面在孔型轧制的压下方向上存在零位移线,表明U型钢板桩轧制中坯料翼缘和锁口处在轧制压力方向上轧件内金属流动存在位移中性面,并伴有轧件锁口凸缘处金属流动过快,腹板处金属流动较慢而产生翘曲的现象。     

中厚板轧制轧件头尾翘曲研究进展

轧件头尾翘曲问题成为中厚板轧制生产中的关键问题之一,直接影响板材的成材率和产品质量。本文综述了近年来国内外关于中厚板轧制轧件头尾翘曲的最新研究进展,分析了轧件上下表面的温度差、轧制压下率、轧制导入角、异径异速轧制和变形区几何形状等对板材翘曲的影响,并介绍了中厚板轧制轧件头部翘曲的控制模型研究现状。     

道次间冷却对厚板控制轧制变形行为的影响

 厚规格钢板轧制中低压缩比难以消除连铸坯心部缺陷,容易引起厚规格钢板性能波动。采用数值模拟和试验研究相结合的方法,详细分析了道次间强冷却工艺对厚规格板坯温度变化和轧制变形的影响规律。结果表明,采用道次间强制水冷的方式进行“温控-形变”耦合控制,可以有效提高厚规格钢板心部变形量,改善内部质量。对比分析可知,高温粗轧阶段采用道次间冷却对钢板心部变形影响较大;精轧阶段进行道次间冷却,对钢板心部变形影响相对较小,同时将显著提升道次轧制力。     

Prediction of Velocity and Deformation Fields During Multipass Plate Hot Rolling by Novel Mixed Analytical-Numerical Method

 An integrated mathematical model is proposed to predict the velocity field and strain distribution during multi-pass plate hot rolling. This model is a part of the mixed analytical-numerical method (ANM) aiming at prediction of deformation variables, temperature and microstructure evolution for plate hot rolling. First a velocity field with undetermined coefficients is developed according to the principle of volume constancy and characteristics of metal flow during rolling, and then it is solved by minimizing the total energy consumption rate. Meanwhile a thermal model coupling with the plastic deformation is exploited through series function solution to determine temperature distribution and calculate the flow stress. After that, strain rate field is calculated through geometric equations and strain field is derived by means of difference method. This model is employed in simulation of an industrial seven-pass plate hot rolling process. The velocity field result and strain field result are in good agreement with that from FEM simulation. Furthermore, the rolling force and temperature agree well with the measured ones. The comparisons verify the validity of the presented method. The calculation of temperature, strain and strain rate are helpful in predicting microstructure. Above all, the greatest advantage of the presented method is the high efficiency, it only takes 12 s to simulate a seven-pass schedule, so it is more efficient than other numerical methods such as FEM.     

Coupling Thermomechanical and Microstructural FE Analysis in Plate Rolling Process

Using three-dimensional rigid-viscoplastic finite element method （FEM）, a coupling multivariable numerical simulation model for steel plate rolling has been established based on the physical metallurgy microstructural evolution rule and experiential equations. The effects of reduction, deformation temperature, and rolling speed on the deformation parameters and microstructure in plate rolling were investigated using the model. After a typical rolling process of steel plate 16Mn is simulated, the strain, temperature, and microstructure distributions are presented, as well as the ferrite grain transformation during the period of cooling. By comparing the calculated ferrite grain sizes with measured ones, the model is validated.     

铝合金超厚板热轧过程温度场模拟

根据热模拟试验所获得的实验数据,在MARC软件中建立试验铝合金的材料数据库。采用二维弹塑性大变形有限元法,对铝合金超厚板热轧过程进行了数值模拟,分析了热轧过程中轧件温度场的分布和变化规律。模拟结果表明,在整个轧制过程中,轧件内部节点的温度变化缓慢,而表面节点的温度变化较为剧烈。计算的板坯表面温度与实测的表面温度吻合较好,表明该模型可以用来模拟中厚板轧制过程中的温度变化。     

有限元法在板材热轧中的应用

采用弹塑性大变形热力耦合有限元法研究板材热轧过程．利用有限元理论建立了板材热轧模型；应用MSC／MARC软件进行计算，重点分析了轧制过程和变形区中轧件的温度场分布和变化、金属的流动、应力应变的变化趋势，以及轧制力的变化情况．计算结果与实际生产情况相吻合，同时表明有限元理论可以实现对板材热轧过程的数值模拟．     

特厚板厚度方向形变传递规律的仿真分析

 基于Gleeble热压缩试验、有限元方法对一种HSLA钢特厚板轧制过程中厚度方向变形向心部传递的规律进行了仿真研究。首次从有限元角度定量揭示出特厚板生产中高温、低速、大压下量的轧制规范机理。仿真所用材料本构模型由Gleeble试验数据结合Arrhenius方程所构建，研究了轧制速度、压下量、轧制温度以及板坯厚度对特厚板厚度方向应变分布的影响规律。结果表明，轧制速度小于1 m/s时（平均应变速率小于 0.33 s－1），有利于变形向钢板心部传递，削弱截面效应；压下量越大，钢板等效应变越大，且厚度方向最大等效应变出现的位置向心部偏移；轧制温度对等效应变的分布影响不显著，但是高温轧制有利于减小轧机负荷；板坯越厚，变形分布不均匀性越显著。当板坯厚度为500 mm时，截面的最大、最小等效应变差达到0.2。生产中，在设备允许的情况下，建议特厚板的轧制采用高温、低速、大压下量规范。     

不锈钢典型夹杂物在轧制过程的衍变分析

不锈钢对冷板表面质量要求高，轧制过程中夹杂物是产生表面缺陷的主要原因之一。为了明确夹杂物对轧制过程表面缺陷的影响规律，通过中试模拟试验研究了热轧、退火和冷轧过程硬质镁铝尖晶石和低熔点硅酸盐2种典型夹杂物的变形特点，并采用数值模拟对冷轧过程夹杂物的变形机理进行了分析。结果表明，热轧过程高熔点的镁铝尖晶石不变形，低熔点的硅酸盐夹杂物在1 200～1 250℃热轧温度下为半熔融状态，具有良好的变形能力。硅酸盐夹杂物长宽比高、抗拉强度低，冷轧过程更容易断裂延伸，随着轧制的进行，断裂后夹杂物之间的距离逐渐增加，尺寸减小。相反，镁铝尖晶石不容易断裂、延伸，而且存在断裂延伸的临界尺寸，该临界尺寸随冷轧变形量的增加而减小。由于镁铝尖晶石容易造成不锈钢轧制缺陷，因此生产过程中应尽量避免其生成或控制其粒径。     

M2高速工具钢热轧中板工艺探讨

从分析M2钢的热加工塑性入手,通过对M2钢最佳的轧制温度和变形量的理论分析,从钢板组织、性能的角度出发,阐述了选择并控制荒轧温度、精轧温度及终轧温度和精轧变形量对M2钢热轧板质量的影响,从而确定了该钢热轧板的轧制工艺。     

热连轧轧辊瞬态温度场研究

考虑水冷、空冷、轧辊与轧件接触热传导等动边界条件，采用有限差分法，建立了热连轧轧辊瞬态温度场变步长分析计算模型。该模型能实现轧辊温度场的动态分析和精确计算，预测轧制时以及终轧后空冷的轧辊瞬态温度场。试验和仿真结果表明，所建立的分析计算模型考虑因素全面、合理，计算精度较高，计算值与实测值吻合良好，真实地反映了轧辊的温度变化情况。