非对称轧制及冷却对中厚板板形及应变的影响

基于非对称轧制与差温轧制在提高厚板心部变形程度的优势,在蛇形轧制的基础上研究了差温轧制对厚板心部变形程度和轧后弯曲的影响规律。采用有限元软件,模拟不同工艺参数下的中厚板蛇形轧制过程,研究不同错位量、异速比对心部变形及轧后弯曲的影响规律。根据轧后板材弯曲情况,设定轧后冷却策略,模拟非对称冷却抑制弯曲的影响规律。开展差温轧制模拟及实验,观察轧后板材心部变形情况,研究轧板组织性能变化。结果表明:蛇形轧制及非对称冷却均能够有效改善板形,如当初始厚度为60 mm、异速比为1.02、错位量为30 mm时,对轧后板材进行非对称冷却后,得到的板材最为平直。相对于均温轧制,差温轧制后板形心部变形程度提高,板材力学性能提升。以上研究为实际工业生产提供理论和技术参考。

高强度海工钢特厚板差温轧制工艺

针对特厚板轧制后组织和变形分布不均匀问题,研究了差温轧制工艺对高强度海工钢特厚板变形和组织的影响规律。基于修正后的Gleeble热压缩试验数据构建了海工钢的材料模型,并对有限元软件进行了二次开发。采用冷却和轧制耦合的方法对差温轧制过程进行了模拟,研究了压下率和换热系数对特厚板厚度方向变形行为与动态再结晶晶粒尺寸的影响,并与传统等温轧制进行了对比。结果表明,随着换热系数的增大,钢板厚度方向的温度梯度逐渐增大,表层的等效应变逐渐减小,心部的等效应变逐渐增大,厚度方向的变形更加均匀。压下率越大,差温轧制对促进心部变形的效果越显著。差温轧制能够显著细化动态再结晶晶粒尺寸,换热系数越大,钢板整体的平均动态再结晶晶粒尺寸越小。

特厚板差温轧制参数建模及优化控制研究现状

差温轧制作为一种先进的轧制工艺,对提高特厚板的形性质量具有重要的促进作用。但是生产中工艺参数的制定与优化缺乏明确的理论指导,导致差温轧制技术的发展受到了严重的制约。为解决这一问题,本文从轧制力、缺陷压合、板形控制3个方面分别介绍了相关的建模方法及研究进展,深入分析了理论解析、有限元模拟以及神经网络在建模中的应用。现有研究表明,针对差温轧制生产的轧制力模型预测精度有待进一步提升。同时,差温轧制过程中缺陷压合与板形控制建模研究缺乏多参数耦合的定量描述,相关研究有待进一步深入。最后,随着生产过程中对精度要求的提高,基于人工智能技术的高精度建模和参数优化控制将成为轧钢未来重要的发展方向。

递温镁合金板轧制的数值仿真和验证实验

对镁合金板材轧制过程的热量变化方程进行推导,并用有限元方法分析此热力耦合过程,并对仿真结果进行实验验证。结果表明:板材在轧制过程中有较大的温度变化,轧制过程板料的温度变化主要是由变形产热、摩擦生热和板料-轧辊热传导、以及与环境的传热情况决定,并且受板和轧辊间温度差的影响;随着板温度的下降,轧制力和等效应力线性增加,最大轧制力是最小轧制力的3倍;当温度降到210℃,等效应力达到160 MPa时,板料出现边裂缺陷,达到轧制成型极限;板料较佳轧制温度应高于210℃。

温度梯度对镁合金板材轧制影响的数值模拟

建立了镁合金板材轧制过程的热量变化方程,并对其热力耦合过程进行了有限元分析,结果和实验结果吻合。结果表明:轧制过程的温度变化主要是由变形产热、摩擦生热和板料-轧辊接触导热、与环境对流辐射决定,且板料的温度变化受板和轧辊温度梯度的影响。随着温度的下降,轧制力和等效应力线性增加。当温度降到210℃,等效应力达到160MPa时,板料将出现边裂缺陷,达到轧制成型极限。板料较佳轧制温度应高于210℃。

冷却工艺对Q345钢轧制过程中金属变形的影响

受原始坯规格或轧机能力限制,厚板轧制压下率不足将使轧制变形难以向轧件心部渗透,导致连铸坯原始内部缺陷难以消除、钢板组织粗化等问题,影响最终产品的质量。研究了通过控制轧制过程中的冷却工艺,实现温控和变形耦合的轧制工艺,旨在通过厚向大温度梯度轧制增强轧件的变形渗透性。重点研究了轧件厚向相同心表温差不同温度梯度条件对金属塑性变形的影响。

简议异步轧制技术及其应用

简要介绍了异步轧制技术的分类,阐述了蛇形轧制、异步交叉轧制以及差温异步轧制三种异步轧制的新形式,分析了异步轧制技术在金属合金材料生产中的应用,重点分析了异步轧制在金属复合板材生产中的应用。

低速浇注时轧机机架钢液充型方式研究

钢液浇注的充型方式是影响轧机机架等大型铸钢件质量的关键因素。通过分析国内外轧机机架浇注的充型方式,指出充型方式的选择应该结合浇注速度,并对浇注过程中铸件温度梯度进行合理控制。针对马钢重机公司现有低速浇注的不利生产条件,选择了阶梯浇注的钢液充型方式,铸造出高品质的轧机机架,得到国内外用户的认可和好评。

差温轧制连铸钢坯芯部孔洞压合过程数值模拟

基于“温度-形变”耦合控制的高渗透差温轧制技术,通过DEFORM有限元软件研究了差温轧制过程中轧制前强水冷与轧制压下率对铸坯芯部缩孔压合的影响规律.研究结果表明,温度梯度是金属变形流动的主要影响因素之一,增加水冷时间等工艺条件可以提高铸坯芯表温差,获得较大温度梯度,有效提升轧制变形渗透性;在提高铸坯温度梯度的条件下,通过增加单道次轧制压下率可以进一步提高铸坯芯部金属流动性,促进孔洞压合,改善铸坯内部质量.

铝厚板梯温剪切轧制变形研究

传统对称轧制工艺常造成铝厚板表面变形大和中心变形小的不均匀分布,阻碍了高性能厚铝板的生产。为解决此问题,结合异速比和梯度温度,采用梯温剪切轧制的新方法,分析该型式下铝厚板的变形分布特性,并对比了不同轧制型式下等效应变和剪切应变分布。结果表明,梯温剪切轧制中板中心点的变形明显大于对称轧制,变形均匀性显著提升。

42CrMo特厚板温度梯度轧制有限元模拟与实验研究

针对特厚板轧制中钢板心部变形小,中心晶粒粗大的问题。采用有限元MSC.Marc软件建立了特厚板轧制的仿真模型,研究了在42Cr Mo特厚板轧制过程中引入厚度方向上的温度梯度对钢板心部应变的影响,并与传统均温轧制进行对比,计算了两种温度场条件下奥氏体再结晶的晶粒尺寸。采用大试样平面应变实验对模拟结果进行验证。研究结果表明温度梯度轧制有利于减小特厚板心部晶粒尺寸,进而可以提高特厚板性能。

铝合金厚板蛇形轧制温度场非对称性研究

介绍了蛇形轧制技术,提出了铝合金厚板蛇形轧制过程中轧板厚度方向温度场非对称性概念和使用非对称因子对轧板温度场的非对称性描述。使用热力耦合有限元方法,分析比较了铝合金厚板蛇形轧制和同步轧制时的轧板温度非对称分布差异;研究了蛇形轧制中轧板温度非对称性的原因。结果表明:在铝合金厚板蛇形轧制中,轧板厚度方向上快速辊一侧温度高于慢速辊一侧,最大非对称因子为0.14;导致蛇形轧制中温度场非对称的主要原因为轧板与轧辊间的摩擦产热和轧板的塑性变形热,所造成的非对称因子分别为0.0398和0.0401,而接触传热和空冷造成的非对称因子分别为0.01和0,它们对整体温度场非对称性基本无影响。

轧制道次间插入冷却对特厚钢板组织与性能的影响

使用实验轧机旁冷却装置配合轧机进行轧制实验,研究轧制道次间不同冷却工艺对特厚钢板组织和性能的影响规律.研究结果表明:采用道次间冷却工艺可以在全厚度方向获得组织细化及强韧性提高效果,采用强冷道次间冷却实验钢1/4处晶粒尺寸可细化至10μm,强度为376 MPa,-40℃冲击功为169 J;心部晶粒尺寸可细化至15μm,强度为360 MPa,-40℃冲击功为123 J.本工艺可形成470μm厚表层细晶层,晶粒尺寸可细化至5μm;粗轧道次间插入冷却工艺轧制钢板强度和冲击韧性优于中间坯冷却工艺;随冷却强度增加,钢板内部组织明显细化且强度大幅提高.

厚钢板同径异速蛇形/差温轧制力能参数建模与分析

蛇形/差温轧制可以细化钢板中心的奥氏体晶粒,促进变形向钢板心部渗透,改善钢板的微观组织和性能。为了满足轧机的设计和工艺参数设定要求,有必要建立蛇形/差温轧制力能参数模型。根据钢板厚度方向的温度梯度将钢板分为上、下表面层和中间层,结合蛇形轧制的变形区(后滑区、前滑区、搓轧区和反弯区),蛇形/差温轧制的变形区总共分为12个区域。考虑到非均布剪切应力和均布正应力,采用主应力法建立了同径异速蛇形/差温轧制轧制力和轧制力矩的解析模型。通过ANSYS软件对计算结果进行验证。结果表明,模型的计算结果与模拟结果相比,误差可以控制在10%以内,该模型可准确的预测同径异速蛇形/差温轧制过程中的轧制力和轧制力矩。

特厚钢板差温轧制工艺的研究与应用

在国内某厚板厂轧机前安装差温冷却装置,通过实施差温轧制工艺生产特厚板。同传统控轧控冷工艺相比,采用差温轧制工艺生产的特厚板厚度方向性能稳定,板厚1/2处带状组织得到明显改善,组织更加均匀,晶粒更为细小。

钢板阵列射流冷却过程换热实验研究

基于组合式超快速冷却测试装置,研究了8.4×10~5、14.0×10~5、19.6×10~5 L·(m^2·min)^(-1)水流密度对50 mm厚AISI304奥氏体不锈钢0.1 m·s^(-1)辊式淬火过程中厚向截面冷却速度和表面换热的影响,利用导热微分方程及反传热求解方法,计算钢板表面热流密度分布。结果表明,在冷却速度增长区,水流密度通过影响温度梯度的分布进而影响冷却速度变化;在平缓区,温度梯度的改变基本不受水流密度变化的影响,而是由遗传效应主导的;8.4×10~5 L·(m^2·min)^(-1)水流密度条件下的沸腾曲线能观察到明显的膜沸腾和热流肩现象,随着水流密度增加到14.0×10~5 L·(m^2·min)^(-1)和19.6×10~5 L·(m^2·min)^(-1),实验钢板表面在射流水的冲击下无法形成稳定的沸腾蒸汽膜,较高的表面温度也使得临界热流密度值增加到无法到达的水平,沸腾过程无法出现热流肩。

厚钢板差温轧制心部变形与实验研究

传统对称轧制在厚规格钢板生产中会出现心部变形不充分问题,导致心部晶粒粗大,基于轧前超快速冷却的差温轧制可以有效提高厚钢板心部变形。结合差温轧制实验并通过Ansys热力耦合有限元模拟了差温轧制过程,研究了差温轧制对厚钢板心部变形的影响,并与均温轧制进行了对比。结果表明:与均温轧制相比,相同条件下差温轧制心部应变可提高30.0%;差温轧制心部等效应变随对流换热系数和压下率的增大逐渐变大,钢板心部变形更加充分。通过实验验证了差温轧制可提高心部变形,有效细化钢板心部晶粒尺寸,消除带状组织,在一定程度上验证了有限元模拟的准确性。

铝铸轧辊套的热疲劳及材料合理选择

简明扼要地分析了铝铸轧辊辊套内外表面的温度变化及辊套内热应力的形成及其变化规律,着重论述了辊套表面热裂纹的形成与扩展,提出了修正辊套表面热裂纹的措施及合理选择抗热疲劳辊套材料的要求,认为32Cr3Mo1V钢是一种较好的抗热疲劳裂纹的辊套专用材料。

10Ni5CrMoV厚板连续差温轧制工艺

厚板是船舶、化工、高压管道、压力容器等行业必需的钢材品种,但在轧制成形时由于心部变形不充分,导致内部孔洞难以压合,存在心部力学性能偏低、厚度方向上性能不均匀的问题。以10Ni5CrMoV厚板为例,研究了其在差温轧制工艺下的变形规律,目的是解决厚板心部变形不足的问题,为差温轧制在厚板成形中的应用提供理论依据。首先通过Gleeble热压缩试验测定了10Ni5CrMoV钢的高温真实应力-真实应变曲线,建立了10Ni5CrMoV钢的本构方程,基于此本构模型,应用有限元方法进行了10Ni5CrMoV厚板5道次轧制过程的数值模拟,分析了心-表温度分布规律和应变分布规律,并进行了轧制验证试验,对比了不同轧制工艺下厚度方向上的变形及组织均匀性。结果表明,当5道次轧制的总变形量为58.3%时,与均温轧制相比,连续差温轧制和首道次差温轧制10Ni5CrMoV厚板心部的等效塑性应变分别提高了5.40%和1.04%,连续差温轧制工艺最有利于心部变形,但是,需要进行道次间冷却才能维持厚板差温轧制所需的心表大温差的温度分布状态。10Ni5CrMoV厚板变形均匀程度依次为连续差温轧制>首道次差温轧制>均温轧制,连续差温轧制后内部晶粒明显细化、组织更均匀。连续差温轧制能有效促进变形向厚板心部渗透,这对均匀化组织、提高力学性能、改善质量具有重要意义。

差温轧制工艺对FH36厚板组织与性能的影响

为提高特厚钢板的心部性能,对150 mm厚调质FH36的粗轧采用正常大压下工艺、差温小压下轧制工艺、差温大压下轧制工艺,轧制后采用同样的热处理工艺进行调质热处理。试验表明:正常大压下工艺,轧制最大单道次压下率22%,轧制扭矩达4000 N·m,轧制调质热处理后钢板晶粒度约9级,各项性能良好;采用差温大压下轧制工艺生产的钢板经调质热处理后,与正常大压下工艺相比,心部晶粒变小达到10.5级,钢板心部的冲击韧性和强度明显提升;采用差温小压下轧制工艺生产的钢板经调质后,心部冲击韧性与强度变化较小。因此差温小压下轧制工艺可以有效降低轧制生产负荷,或在生产特殊钢种时充分利用轧制能力有效增加压下量。