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牛顿迭代法在重轨万能道次孔型设计中的应用

轧钢 2024年第3期 78-82页

作者：刘宇昊罗巍朱国明康永林陶功明北京科技大学材料科学与工程学院徐州重型机械有限公司攀钢集团攀枝花钢钒有限公司轨梁厂

针对型钢轧制逆序孔型设计中复杂宽展模型的应用难点，利用牛顿迭代法以切线方程快速逼近非线性方程解的特性，解决了重轨在万能道次轧制逆序孔型设计时产生的求解非线性方程组的问题。通过斯米尔诺夫宽展模型、艾克隆德宽展模型，结合... 详细信息

针对型钢轧制逆序孔型设计中复杂宽展模型的应用难点，利用牛顿迭代法以切线方程快速逼近非线性方程解的特性，解决了重轨在万能道次轧制逆序孔型设计时产生的求解非线性方程组的问题。通过斯米尔诺夫宽展模型、艾克隆德宽展模型，结合高级计算机语言编程使用牛顿迭代法对重轨万能道次轧制进行逆序孔型设计并验证。结果表明：该方法能满足工程上的应用；在构造出包含描述轧件形状的函数和复杂宽展模型函数的非线性方程组前提下，该方法适用于其他复杂断面型钢的逆序孔型设计。

关键词：牛顿迭代法重轨万能道次轧制宽展模型孔型设计

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鞍钢Φ110 mm圆钢孔型设计与轧制

鞍钢技术 2024年第2期 34-37,49页

作者：卜俊男黄旺祥李国辉黄永阔耿路春李尧鞍钢股份有限公司制造管理部辽宁鞍山114021 鞍钢股份有限公司大型总厂辽宁鞍山114021

鞍钢股份有限公司大型总厂连轧生产线设备升级后,采用“箱形-椭圆-圆-椭圆-圆”的孔型系统,完成了Φ110 mm圆钢孔型设计。轧制后,Φ110 mm圆钢平均成材率达到90.31%,外径在109.10~111.05 mm波动,平均椭圆度1.16 mm,满足生产要求。

关键词：孔型设计轧制参数轧制表 Φ110 mm圆钢

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大直径钢管三辊冷轧机孔型设计及模拟研究

山西冶金 2024年第3期47卷 129-131页

作者：李明涛张慧杰青岛城市学院山东青岛266106

以CRTM-350三辊冷轧机为例,介绍一种大直径钢管三辊冷轧机孔型设计及模拟分析方法。在孔型设计方面,主要是根据实际需求对轧槽孔型各段进行分配,并设计相应的轧槽与芯棒。将设计出来的孔型方案参数录入到Solidworks软件内构建三维模型,... 详细信息

以CRTM-350三辊冷轧机为例,介绍一种大直径钢管三辊冷轧机孔型设计及模拟分析方法。在孔型设计方面,主要是根据实际需求对轧槽孔型各段进行分配,并设计相应的轧槽与芯棒。将设计出来的孔型方案参数录入到Solidworks软件内构建三维模型,进而对钢管变形过程、延伸情况等进行模拟分析,以此对孔型设计方案应用效果进行验证,具有一定应用价值。

关键词：大直径钢管三辊冷轧机孔型设计模拟分析

孔型设计对皮尔格冷轧316L不锈钢管塑性变形的影响

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塑性工程学报 2023年第10期30卷 71-78页

作者：陈仁朝邵玉林罗亚龙张驰张立文大连理工大学材料科学与工程学院辽宁大连116024

为满足皮尔格冷轧316L不锈钢管的高精度轧制技术需求,依据舍瓦金和米尔孔型设计原则,构建了两种轧辊孔型设计方案,并采用ABAQUS软件建立了多行程周期皮尔格冷轧过程的三维非线性有限元模型,模拟分析了316L不锈钢管从荒管到成品管轧制全... 详细信息

为满足皮尔格冷轧316L不锈钢管的高精度轧制技术需求,依据舍瓦金和米尔孔型设计原则,构建了两种轧辊孔型设计方案,并采用ABAQUS软件建立了多行程周期皮尔格冷轧过程的三维非线性有限元模型,模拟分析了316L不锈钢管从荒管到成品管轧制全程的金属塑性变形行为、轧制力演化及轧后残余应力分布等规律。结果表明,两种孔型的轧制力相当,管材应变随轧制进程逐步增加;采用米尔孔型时管材金属随周期送进和旋转发生了环向扭转,而采用舍瓦金孔型的金属环向塑性流动均匀,使得舍瓦金孔型轧制后管材的径向和环向残余应力相对较小。316L不锈钢管皮尔格冷轧后的尺寸及残余应力测试结果与计算结果一致,验证了数值模型的可靠性。

关键词：皮尔格轧制 316L不锈钢管孔型设计数值模拟塑性变形

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GCr15管变螺距孔型设计及轧制切断工艺

锻压技术 2023年第10期48卷 102-107页

作者：顾震庞玉华刘东张润强西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 陕西省冶金工程技术中心陕西西安710055 西北工业大学材料学院陕西西安710072 安徽东耘智能设备制造有限公司安徽宿州234000

针对等螺距螺旋轧制切断轴承管存在明显的外表面缺角的问题,依据螺旋轧制理论,明确了任意径向压下量与轴向延伸量之间的定量关系,探讨了通过逐渐减小螺距缩减轴向延伸变形、进而提高孔型充满度的方法,建立了严控缺角量的变螺距法轧制模... 详细信息

针对等螺距螺旋轧制切断轴承管存在明显的外表面缺角的问题,依据螺旋轧制理论,明确了任意径向压下量与轴向延伸量之间的定量关系,探讨了通过逐渐减小螺距缩减轴向延伸变形、进而提高孔型充满度的方法,建立了严控缺角量的变螺距法轧制模型。采用刚塑性有限元数值模拟技术,论证了变螺距法可获得4%以内的轴向及径向缺角率,以及增加导板限制横变形后,不仅可以继续降低缺角率,还可将管圆度提高至1.01。等螺距和变螺距法的轧制力及轧制力矩均呈现波动性逐渐增加的规律,平均压力和力矩分别为15.2和18.2 kN以及914.4和884.5 N·m,相差约为16.4%和3.3%。研究成果对轴承管高精度切断具有一定的理论及实际意义。

关键词：轴承管螺旋轧制变螺距等螺距轴承缺角孔型设计

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周期冷轧管机孔型设计及有限元分析

周期冷轧管机孔型设计及有限元分析

作者：单俊祥燕山大学

学位级别：硕士

随着我们国家的不断发展,经济水平稳步提升,各行各业对于质量优越、性能突出的冷轧钢管的需求量日益增加,作为生产冷轧管材的重要工具,周期冷轧管机的生产效率及成品管质量等都备受关注。孔型作为周期冷轧管机最重要的变形工具,孔型设... 详细信息

随着我们国家的不断发展,经济水平稳步提升,各行各业对于质量优越、性能突出的冷轧钢管的需求量日益增加,作为生产冷轧管材的重要工具,周期冷轧管机的生产效率及成品管质量等都备受关注。孔型作为周期冷轧管机最重要的变形工具,孔型设计的合理与否,直接关乎于成品管的质量;孔型断面在轧辊圆弧上直径逐渐减小,在设计过程中,计算公式复杂,耗费时间,在以前依赖于设计人员经验的设计出来的孔型不仅耗时耗力,而且孔型精度较低,已经不能满足现在的需求;随着计算机辅助孔型设计技术的出现,为周期冷轧管机的孔型设计提供了新的解决方案,使用计算机辅助孔型设计系统(CARD)设计出来的孔型不仅耗时短、孔型精度高,还可以将工艺设计人员从复杂的计算工作中解脱出来,使得周期冷轧管机的孔型设计变得智能化、科学化、规范化。在本文中,作者基于***语言,对Solidworks三维设计软件进行二次开发,并编写孔型设计软件,在使用者输入初始参数后,孔型设计软件就可以自动生成在孔型建模过程中需要的各段面参数,并在Solidworks中生成模型;使用有限元软件ABAQUS对软件设计出来的孔型进行有限元模拟,验证孔型设计软件的合理性和可靠性,对周期轧制中管坯的变形进行分析,分析送进量、轧制速度等对周期轧制结果的影响。

关键词：周期冷轧管机孔型设计 CARD 有限元分析

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大口径无缝钢管张力减径孔型设计及软件开发

大口径无缝钢管张力减径孔型设计及软件开发

作者：王超太原科技大学

学位级别：硕士

随着我国经济迈向高质量发展阶段,对大口径无缝钢管的质量要求越来越高,传统的生产方式已经不能满足当下高质量发展要求,目前一些应用于极端环境下的高质量大口径无缝钢管仍是采用从国外进口的方式获取,为了打破这一桎梏,自主生产出更... 详细信息

随着我国经济迈向高质量发展阶段,对大口径无缝钢管的质量要求越来越高,传统的生产方式已经不能满足当下高质量发展要求,目前一些应用于极端环境下的高质量大口径无缝钢管仍是采用从国外进口的方式获取,为了打破这一桎梏,自主生产出更高质量的大口径无缝钢管,本文提出采用张力减径的方式生产大口径无缝钢管。然而现有的张力减径机主要针对中小口径的钢管,对于大口径无缝钢管的轧制还处于探索研究阶段,所以,研究大口径无缝钢管在张力减径过程中的变形特点及成形规律,掌握张力减径孔型设计方法及软件开发技术,对于生产高质量大口径无缝钢管具有重要的理论指导意义。本文的主要研究结论如下:(1)结合国内外现有的张力减径技术,对大口径无缝钢管张力减径变形过程进行理论分析,在研究大口径钢管变形特点的基础上建立张力减径机孔型的计算模型。(2)利用有限元分析软件ABAQUS对钢管尺寸Φ820mm×55mm的荒管经过18架张力减径机组减径至Φ406mm×50mm的张力减径过程进行仿真模拟,对变形过程中金属的流动情况,应力应变分布以及温度场的变化情况进行分析,仿真结果表明模拟得到的钢管金属流动情况、变形区的应力应变分布以及轧制力的变化规律与实际轧制过程中钢管变形情况基本相同,从而验证了采用张力减径技术生产大口径无缝钢管的可行性,证明孔型设计是合理且适用的。(3)基于MATLAB GUI开发出了适用于大口径钢管张力减径机孔型设计及工艺参数计算软件,降低了孔型设计的复杂程度,极大地缩短了大口径钢管的研发周期,对于今后生产厂家进行实际生产有非常重要的参考意义。

关键词：大口径无缝钢管张力减径孔型设计有限元模拟软件开发

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工程车用挡圈异型材孔型设计及轧制工艺优化

工程车用挡圈异型材孔型设计及轧制工艺优化

作者：孙燕峰太原科技大学

学位级别：硕士

近些年来我国经济高速增长,我国已然成为全球最大的工程车产销国及存量市场,工程车的应用领域十分广泛,其中主要包括有建筑行业、采矿业及运输业等。挡圈是工程车轮胎中重要零部件之一,在车轮的装配中挡圈与轮辋共同配合,保证轮胎的正... 详细信息

近些年来我国经济高速增长,我国已然成为全球最大的工程车产销国及存量市场,工程车的应用领域十分广泛,其中主要包括有建筑行业、采矿业及运输业等。挡圈是工程车轮胎中重要零部件之一,在车轮的装配中挡圈与轮辋共同配合,保证轮胎的正常使用。由于工程车用挡圈重载的特点,对工程车挡圈的生产提出了更高的要求,此外由于其形状特殊和变形不均匀的特点在实际的生产过程中尺寸也较难控制,在生产过程中会对导卫装置产生严重磨损。本课题针对上述的问题设计了挡圈孔型系统,并结合实际生产优化加工参数。(1)本研究通过分析挡圈形状特点,以孔型设计理论为基础,对车轮挡圈进行孔型设计。针对异型材轧制过程中出现轧件侧弯现象,采用有限元软件对第一道次孔型轧制进行模拟,分析轧制过程中的温度场、应变场和金属流动规律,揭示挡圈异型材高温轧制过程中的变形特点。(2)异步轧制能够显著改善轧制中轧件弯曲缺陷,因此以辊速比、辊径比、轧辊中心偏移量和压下量为因子设计了正交试验。结果表明影响轧件弯曲的关键因素依次为辊径比>压下量>偏移量>辊速比,轧制工艺优化为辊速比1/1.06、辊径比300/300、偏移量18mm和压下量6mm。(3)依据曲率最小的原则优化设计异型材四道次轧制孔型系统及工艺参数,利用ABAQUS对四道次轧制过程进行模拟发现,轧件出口的弯曲曲率不大于0.000547,进行轧制实验后,轧件弯曲曲率最大为0.000757。有限元模拟和轧制实验均显示异型材尺寸曲率符合要求。(4)根据轧机结构特点,基于ABAQUS对轧机机架进行应力和变形分析,针对机架的轻量化要求,对机架进行拓扑优化,并对优化后的机架再次进行有限元仿真分析。优化后的机架最大应力值为71MPa,安全系数为13.3,轧机重量减少约为15%。

关键词：异型材孔型设计有限元模拟异步轧制拓扑优化

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直缝焊管辊弯成型孔型设计及工艺研究

直缝焊管辊弯成型孔型设计及工艺研究

作者：裴新元燕山大学

学位级别：硕士

焊管作为钢材中重要的一部分，在许多行业都发挥着重要的作用，采用连续冷弯辊式成型机生产的直缝焊管占据了焊管很大的比重，如何提升辊弯成型的质量是迫切需要解决的问题。本文以连续冷弯辊式成型机生产的直缝焊管为研究对象，对焊管... 详细信息

焊管作为钢材中重要的一部分，在许多行业都发挥着重要的作用，采用连续冷弯辊式成型机生产的直缝焊管占据了焊管很大的比重，如何提升辊弯成型的质量是迫切需要解决的问题。本文以连续冷弯辊式成型机生产的直缝焊管为研究对象，对焊管的孔型设计及参数优化进行深入研究，这对提高焊管的成型质量有重要的意义。　　首先，基于连续冷弯辊式成型机的辊弯特点，分析了焊管在成型过程中产生质量问题的原因，提出解决办法，结合孔型设计理论完成了新辊花图的设计，确定各道次的变形量，并对辊花图设计的合理性进行验证。基于辊花图设计完成各道次轧辊的设计，并推导轧辊的各项参数，通过VisualBasic平台对Solidworks的二次开发，实现轧辊的参数化建模，完成了连续冷弯辊式成型机的各道次孔型设计。　　然后，利用Marc软件建立了焊管辊弯成型的三维有限元模型，并对模型的准确性进行验证，得到焊管在各道次辊弯过程中的成型形状变化规律，分析了成型横截面各处应力应变随成型道次的分布规律，以成型过程中产生的回弹和纵向应变作为焊管质量的评价指标，得出焊管的厚度、管径、变形分配方式、轧制速度、材料和机架间距等参数对回弹和纵向应变的影响规律。　　最后，基于Box-Behnken实验设计法，建立焊管辊弯成型过程回弹距离和纵向应变的的响应面模型，分析了各工艺参数交互作用对回弹和纵向应变的影响程度大小，分别拟合出关于回弹距离和纵向应变的数学回归模型，对模型的准确性进行了验证，采用多目标遗传算法得出工艺参数优化方案，并分析参数优化后的焊管成型质量。完成过弯回弹实验，验证了过弯对回弹的补偿效果，并根据焊管的辊弯成型实验，研究了管坯在不同区域的成型规律。

关键词：直缝焊管孔型设计辊弯成型工艺参数