φ70～80轴承钢棒材轧制过程的孔型设计及三维模拟

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大圆钢轧制三维塑性变形有限元模拟

型有利于改善成品道次的应力、变分布。应
【关键词】双圆弧
椭圆孔型ＡｓｓＬＤＮＮＹ／ＳＹＡ
ＳｍｕａｉｎｏｒｅＳｃｉｎＲｏｎｒｂｎｔｅｅｔＭｅｈｄｉｌｔｏｆＬａｇｅｔｏｕｄＢａｙＦｉｉｅＥｌｍｎｔｏ
性有限元软件准确模拟材料加工过程中金属塑性大
变形，为全面提高产品质量和开发新品种提供了可
能。
形，对该过程进行理论解析非常困难。随着计算机
三维模拟仿真技术的飞速发展，利用ＡＳＳＬＮＹ／Ｓ—
ＤＮＭＣＭＲＤＦＲＤ等大型通用非线ＹＡ、Ｓ．ＡＣ、ＥＯＭ３
２１单圆弧成品前椭圆孔型有限元模型建立．本次模拟采用的钢种为Ｇｒ５成品规格１ＯＣｌ，５ｍｍ，热尺寸为中１２ｎｎ坯料尺寸为￣１２ｍ５ｌ，ｌｂ８ｍ。两道次的孔型结构如图１所示，两个孔型只是孔型这
【摘要】使用ＡＳＳＬ — ＹＡ通用有限元分析软件对大圆钢轧制过程进行了模拟仿真，到了采用单ＮＹ／ＳＤＮ得
圆弧成品前椭圆孔型的大圆钢轧制的等效应力场、等效应变场，分析了轧件横截面的等效应变和等效应力分布情
况。成品前孔型改为双圆弧椭圆孔型后重新模拟轧制过程，模拟结果进行比较，出采用双圆弧成品前椭圆孔把得

260mm×300mm轴承钢连铸坯生产Ф70～Ф75mm棒材的工艺实践

孔型系统重新进行设计、优化，莱钢成功开发了采用２０ｒｉＸ３０ｍ６ｎ０ｍ大断面连铸坯生产７７ｌａ０～５Ｉｎ规格Ｇｒ５轴承ｉｌＣ１
钢棒材。实践表明，该工艺合理可行、轧制过程稳定，品的各项性能指标均符合国家标准要求。且产
为了避免连铸坯在加热过程中出现粘钢，连铸
坯在装炉之前用玻璃水涂抹２０ｍ６ｍ两个竖侧面。轴承钢连铸坯装炉之前先装隔号坯，保温时留在加热炉炉头压平台，防止炉头吸人冷空气，响轴承影
量；过Ｖ通Ｄ炉真空脱氢、氮、氧，脱脱使钢液中氢的
轴承钢棒材的先例。了满足市场需求，为扩大轴承钢
品种规格范围，莱钢特殊钢厂开发了采用２０ｍ６ｍＸ３０ｒ大断面连铸坯生产７７ｍ规格０ｍｎ０～５ｍＧｒ５轴承钢棒材的新工艺。Ｃｌ由于Ｇｒ５承钢连铸坯要经过足够的变形后Ｃｌ轴
７７０～５ｍｍ棒材的工艺实践
叶黎华，尚存进，培Ｉ，赵ｔ亓官廷ｌ
（莱芜钢铁股份有限公司特殊钢厂，山东莱芜２１０）７１５
摘要：通过严格控制冶炼、轧制过程，采取快速加热工艺及对￣６０ｒｎＸ１Ｏ５０ｒｉＸ１Ｏ５０ｒｉ５ａｉ／５ａｎ／５ａｎ×４半连轧生产线的
却一收集一堆垛缓冷一精整修磨（取样）一打捆包
装一称重一人库。２１冶炼工艺．５ＥＦＵＰ电弧炉通过全程泡沫渣工艺，０Ａ — Ｈｔ采用高电压、低电流长弧冶炼操作，去除初炼钢液中

棒材切分轧制过程中三维弹塑性有限元模拟

棒材切分轧制过程中三维弹塑性有限元模拟
孙建林;许宝才;康永林;杨进航
【期刊名称】《青海大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2004(022)001
【摘要】采用三维弹塑性有限元法对棒钢三线切分轧制过程的金属变形区进行了模拟.通过建立数学模型和计算,对切分轧件的变形特征、应力与应变进行了分析,提出了预切孔金属流动变形的稳定性问题.如果预切孔内轧件的变形过大,切分楔附近的金属网格发生了很大的扭曲畸变,造成变形不均匀和金属的流动不稳定.根据模拟分析的结果,设计了直径为Φ12 mm带肋钢筋的三线切分孔型系统,轧制生产实验结果表明:采用优化的新切分孔型系统进行生产,提高了轧机的生产率,改善了产品质量.
【总页数】4页(P25-27,42)
【作者】孙建林;许宝才;康永林;杨进航
【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院,北京,100083;石家庄钢铁有限责任公司,河北,石家庄,050031;北京科技大学材料科学与工程学院,北京,100083;石家庄钢铁有限责任公司,河北,石家庄,050031
【正文语种】中文
【中图分类】TG335
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1.平三角孔型轧制TC4钛合金棒材的三维弹塑性有限元分析 [J], 帅美荣;周存龙;秦建平
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3.棒材四道次连轧过程中轧件变形的三维有限元模拟 [J], 王艳文;康永林;任学平;余智勇;袁大焕
4.棒材五连轧过程三维热力耦合有限元模拟分析 [J], 王瑞章;唐立志;章小峰;黄贞益
5.棒材热轧过程中组织变化的有限元模拟 [J], 王艳文;康永林;余智勇;袁大焕;陈跃南
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【CN109848384A】一种提高大规格轴承钢棒材心部平均晶粒尺寸方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910160113.0(22)申请日 2019.03.04(71)申请人东北大学地址 110169 辽宁省沈阳市浑南区创新路195号(72)发明人祭程　朱苗勇　杨琦　申德刚　李应焕　(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 21234代理人孙奇(51)Int.Cl.B22D 11/12(2006.01)B21B 1/46(2006.01)(54)发明名称一种提高大规格轴承钢棒材心部平均晶粒尺寸方法(57)摘要本发明涉及一种连铸方法，具体涉及一种提高大规格轴承钢棒材心部平均晶粒尺寸方法。

本发明的技术方案如下：一种提高大规格轴承钢棒材心部平均晶粒尺寸方法，在连铸过程中，对凝固末端铸坯采用重压下方式，高温铸坯压下量达30mm以上后，采用热装送工艺将铸坯直接送入轧机。

本发明提供的提高大规格轴承钢棒材心部平均晶粒尺寸方法，使大规格轴承钢棒材心部的奥氏体平均晶粒得到明显细化，心部混晶缺陷大幅降低。

权利要求书1页说明书3页附图3页CN 109848384 A 2019.06.07C N 109848384A权　利　要　求　书1/1页CN 109848384 A1.一种提高大规格轴承钢棒材心部平均晶粒尺寸方法，其特征在于，在连铸过程中，在连铸过程中，对凝固末端铸坯采用重压下方式，高温铸坯压下量达30mm以上后，采用热装送工艺将铸坯直接送入轧机。

2.根据权利要求1所述的提高大规格轴承钢棒材心部平均晶粒尺寸方法，其特征在于，采用三阶段热装送过程对铸坯进行加热、保温以达到入轧机的温度要求。

3.根据权利要求2所述的三阶段热装送过程，其特征在于，第一阶段通过辐射与对流的混合传热方式将压下后的高温铸坯加热到1000℃，第二阶段也主要通过辐射与对流的混合传热方式，将铸坯从1000℃加热1200℃，第三阶段为均热保温阶段，目的使得铸坯温度内外均匀。

棒线材孔型设计辅助计算软件的编写与运用

棒、线材孔型设计中辅助计算软件的使用说明5：
棒、线材孔型设计中辅助计算软件的存在缺陷及改进方向：
此孔型设计计算程序，使用Visual Basic编辑器进行编译，数据同Excel数据库进行嵌套，程序计算后的各类数据以xls 格式自动进行保存，部分函数调用Excel库函数。存在缺陷：一、存在缺陷：同专业软件相比，在全面性方面有所差距，但基本能够满足一般简单断面孔型设计需求。在程序编译后，源代码开放并留有更新接口，以便于在不断的实践过程中进行继续修正完善，提高其运行流程及计算精度。改进方向：二、改进方向：在轧制力及轧制力矩等力能程序设计上进一步完善，最终使此计算程序能够为棒、线材轧制工艺任务的完成起到快速设计与计算校核的作用。另外学习运用有限元分析法对轧制过程进行三维模拟，以减少轧制试验的风险。
条件具备后，条件具备后，模型选择和求解编译的难点何在？求解编译的难点何在？
你设计的程序有多少价值？你设计的程序有多少价值？
通过简单的方法解决复杂的问题，节省购买专业软件费用。能够完成设计任务就是创造的价值。价值在实践中体现。
6、各道次变形量的分配
7、确定轧件的断面形状和尺寸
8、确定孔型的形状和尺寸
9、绘制孔型及配辊图
10、进行必要的校核及辅件设计
2、出发点：孔型设计分为两类，一类是设计人员根据孔型设计公式结合经、出发点：验进行设计，另一类是利用计算机辅助孔型设计软件进行设计。按照原始的公式计算方法进行孔型设计计算，公式复杂，计算工作量大，尤其是在计算结果的检验校核及修改方面更是复杂。在为了提高设计效率与设计精度，减少购买专业软件巨额投入的基础上，分析总结了简单断面孔型设计方法，通过建模、数学求解、语言编写将孔型设计中所运用的各类公式函数模型，通过Microsoft Visual Basic 编辑器进行软件编译，使复杂繁琐的数据计算工作转变为了快捷方便的计算机运行程序。

棒线材孔型设计辅助计算软件的编写与应用

棒、线材工艺设计中——孔型计算软件设计的方法与运用王文强（山西中阳钢铁有限公司）摘要：分析了简单断面孔型设计中存在的问题，并运用一般计算方法进行了实例计算。

在自行设计的“孔型设计计算程序”中进行了演示，通过对6.5mm线材实际轧制案例的设计得出“孔型设计计算程序”编译正确、计算结果基本符合要求的结论，且在实际轧制过程中效果明显，为提高初学者对孔型设计的认识了解、简化孔型设计起到了一定促进作用。

关键词：孔型设计计算程序编译控制Rods, wire Process Design- Pass computing software design and applicationWang wen qiang (Shanxi Zhongyang Steel Co., Ltd.)Abstract: analysis of a simple section pass design problems, and applying the General calculation method instance. In the design of the "pass design calculation program" demonstrates, through to the actual rolling case 6.5mm wire design draw "pass design calculation program" compile correctly, the calculation result of the conclusions of the basic requirements, and the actual effect of the rolling process, to enhance employee awareness of the roll pass design, simplified pass design played a certain role.Keywords: pass design calculation program zhongyang steel在棒、线材工艺设计工程中，孔型设计是其重要的一个环节，而孔型设计中涉及计算内容的正确与否又直接影响孔型设计的成功与轧制过程的稳定，因此根据工艺装备水平及生产目标要求，进行正确的孔型设计计算工作就显得尤为重要。

GCr15轴承钢棒线材热连轧过程微观组织演化的数值模拟的开题报告

GCr15轴承钢棒线材热连轧过程微观组织演化的数值模拟的开题报告摘要：本文针对GCr15轴承钢棒线材的热连轧过程中微观组织演化进行数值模拟研究，利用有限元方法建立了热连轧的数值模型，考虑了材料非线性、热力学非平衡以及物理变形等因素对微观组织演化的影响，通过对不同参数和条件下的模拟计算，分析了其对材料组织结构、力学性能及热处理性能的影响，并与实验结果进行了对比分析，验证了模型的正确性和可靠性。

该研究对于优化热连轧过程参数、提高轴承钢材料的性能具有重要意义。

关键词：轴承钢；热连轧；微观组织演化；数值模拟；有限元法1. 研究背景和意义轴承钢作为一种重要的机械结构材料，在工业领域中有着广泛的应用，其性能的优劣对于机械设备的使用寿命和安全性起着决定性的作用。

热轧和冷轧是轴承钢最常见的成形和加工方法，但均存在一定的不足，如热轧易产生辊印、坯面质差等缺陷，而冷轧则容易产生裂纹、变形不易等问题。

热连轧作为一种钢材成形技术，兼有热轧和冷轧的优点，已经成为轴承钢制造领域的重要技术之一。

热连轧技术能够通过精密的轧制工艺来控制轧制温度、送辊速度、辊间间隙等参数，从而获得优良的加工性能和更好的材料品质。

但在热连轧过程中，轧制过程中高温和大应变率的作用会导致材料的微观组织和力学性质的改变，进而影响材料的功能和使用寿命。

因此，研究热连轧过程中材料的微观组织演化规律，优化轧制工艺参数，提高轴承钢材料的性能，对于轴承钢的发展和应用具有十分重要的意义。

2. 研究内容和方法本文主要研究GCr15轴承钢棒线材的热连轧过程中微观组织演化的数值模拟，利用有限元方法建立了热连轧的数值模型，考虑了材料非线性、热力学非平衡以及物理变形等因素对微观组织演化的影响。

需要考虑的因素包括轧制温度、送辊速度、辊间间隙等轧制参数，以及初始材料的宏观形态、晶体取向和合金元素分布等微观因素。

具体的研究步骤包括：1）确定材料的宏观形态、宏观力学参数、形位参数及物理力学参数等；2）建立轧制过程的数学模型，并在有限元软件上实现模拟计算；3）考虑材料的微观组织演化规律，采用晶体塑性学理论和变形材料学等方法，建立微观组织演化的动力学模型；4）通过数值模拟计算，分析材料的力学性能、热处理性能以及轧制过程中微观组织演化的规律和影响因素；5）与实验结果进行对比分析，验证模型的正确性和可靠性。

汽车前轴制坯辊锻工艺分析与三维数值模拟

２有限元模型的建立
辊锻成形技术是轧钢与锻造两种变形方式交叉融合而产生
具有鲜明的特点，它将轧钢常用的定常孔型改变成沿效、精密、清洁成形技术，是先进制造技术的重要组成部分是锻的新技术，，使成形范围大大扩展，也使变形造行业应用最广的回转塑性加工技术。但要开发一种复杂零件的轧辊周向不断变化的辊锻型槽，状态复杂化。为了更好地把握辊锻变形的特点和规律，到辊锻得辊锻成形工艺，仍需相当长的设计与调试周期。这是由于对成形完成辊锻变形的三维模拟，取整个工件为规律的认识仍处于经验阶段，已有的轧制方面的研究成果只能提成形过程的真实描述，如图１所示，某型号前轴终成形辊锻件图。供方向性指导，法提供较精确的计算方法与计算结果。复杂轮研究对象，无
３１坯料的变形过程．
度场。从图４温度场分带情况可以得出以下结论：轴在辊锻过前利用ＤＦＲ一Ｄ模拟软件，对汽车前轴精制坯辊锻成形程中，ＥＯＭ３工件纵向和横向的温度分布都是不均匀的，辊锻过程中变过程进行了三维热力耦合有限元模拟计算，如图２示，所坯料第形复杂的部位温度较高，高达到１４￣，原始温度１０￣升最２０Ｃ较２０Ｃ
截面左右形状对称，上下起伏变化较大，因此成形工艺模拟
轧５流动规律、成形机理、内部应力应变场及流动速度场等，可望得到必须按三维有限元问题进行。件材料４＃钢材料的流动应力是应变和应变速率的函数。即较满意的解决。文献口中应用模拟技术，，研究了管材斜轧中前张轧制温度、

棒材轧制孔型设计

孔型设计本设计以φ28mm圆钢为代表产品进行设计。

1 孔型系统的选择圆钢孔型系统一般由延伸孔型系统和精轧孔型系统两部分组成。

延伸孔型的作用是压缩轧件断面，为成品孔型系统提供合适的红坯。

它对钢材轧制的产量、质量有很大的影响，但对产品最后的形状尺寸影响不大。

常用的延伸孔型系统一般有箱形、菱—方、菱—菱、椭—方、六角—方、椭圆—圆、椭圆—立椭圆等；精轧孔型系统一般是方—椭圆—螺或圆—椭圆—螺孔型。

本设计采用无孔型和椭圆—圆孔型系统。

1.1无孔型轧制法优点：（1）由于轧辊无孔型，改轧产品时，可通过调节辊缝改变压下规程。

因此，换辊、换孔型的次数减少了，提高了轧机作业率。

（2）由于轧辊不刻轧槽，轧辊辊身能充分利用；由于轧件变形均匀，轧辊磨损量少且均匀，轧辊寿命提高了2~4倍。

（3）轧辊车削量少且车削简单，节省了车削工时，可减少轧辊加工车床。

（4）由于轧件是在平辊上轧制，所以不会出现耳子、充不满、孔型错位等孔型轧制中的缺陷。

（5）轧件沿宽度方向压下均匀，故使轧件两端的舌头、鱼尾区域短，切头、切尾小，成材率高。

（6）由于减小了孔型侧壁的限制作用，沿宽度方向变形均匀，因此降低了变形抗力，故可节约电耗7%。

1.2椭圆—圆孔型系统优点：（1）孔型形状能使轧件从一种断面平滑的过渡到另一种断面，从而避免由于剧烈不均匀变形而产生的局部应力。

（2）孔型中轧出的轧件断面圆滑无棱、冷却均匀，从而消除了因断面温度分布不均而引起轧制裂纹的因素。

（3）孔型形状有利于去除轧件表面氧化铁皮，改善轧件的表面质量。

（4）需要时可在延伸孔型中生产成品圆钢，从而减少换辊。

缺点：（1）延伸系数小。

通常延伸系数不超过1.30~1.40，使轧制道次增加。

（2）变形不太均匀，但比椭圆—方孔型要好一些。

（3）轧件在圆孔型中稳定性差，需要借助于导卫装置来提高轧件在孔型中的稳定性，因而对导卫装置的设计、安装及调整要求严格。

（4）圆孔型对来料尺寸波动适应能力差，容易出耳子，故对调整要求高。

棒材孔型设计软件说明书

附件1 ：软件设计参考资料热轧棒材、线材孔型设计、模拟轧钢计算机软件简介：热轧圆钢、线材、孔型设计、模拟轧钢计算机软件是在实际孔型设计经验和满足实际轧钢操作要求的基础上开发的轧钢专业软件，该软件用于热轧圆钢、线材的孔型设计、指导操作和教学演示，可以提高孔型设计效率和孔型设计质量，在线指导轧钢工合理调整轧机，提高产品的尺寸精度，便于技术人员和轧钢操作人员加强对孔型设计、轧制过程、轧件变形规律的理解，是轧钢技术人员、操作人员理想的孔型设计、模拟轧钢计算机软件。

主要功能：1.图形显示孔型设计过程2.自动显示选用孔型图形及数据3.使用点击鼠标的方式进行孔型设计和修改4.孔型设计与修改时动态调整各项参数的计算5.孔型设计过程中校核温度对孔型设计的影响6.孔型设计过程中校核钢种对孔型设计的影响7.孔型设计过程中校核辊径对孔型设计的影响8.根据实际生产过程中轧件的变形情况，在设计过程中修改计算参数，使计算的轧件宽度与实际轧件宽度一致9.根据实际生产过程中温度对轧件变形的影响，修改计算参数，使计算的轧件宽度与实际轧件宽度一致10.根据实际生产过程中辊径对轧件变形的影响，修改计算参数，使计算的轧件宽度与实际轧件宽度一致11.根据实际生产过程中钢种对轧件变形的影响，修改计算参数，使计算的轧件宽度与实际轧件宽度一致12.利用图形演示轧件在调整孔型高度的情况下，轧件变形及力能参数的变化13.模拟轧制过程中，孔型高度调整对各架轧机孔型中轧件变形及力能参数的影响14.在不同温度的设定下，模拟轧制过程中，孔型高度调整对各架轧机孔型中轧件变形及力能参数的影响15.在不同辊径的设定下，模拟轧制过程中，孔型高度调整对各架轧机孔型中轧件变形及力能参数的影响16.在不同钢种的设定下，模拟轧制过程中，孔型高度调整对各架轧机孔型中轧件变形及力能参数的影响17.通过输入实际生产过程中，各道次孔型高度和成品高度、宽度，自动修正计算参数，适应生产过程中轧件的变形规律，计算轧件变形和力能参数，并进行轧制过程中轧机调整的模拟18.保存孔型设计、孔型修改的数据19.绘制孔型图和孔型变形参数和力能参数计算表使用手册打开孔型设计、模拟轧钢软件，首先显示孔型设计、模拟轧钢软件首页，首页上方功能栏中有孔型设计、孔型修改、模拟轧钢、帮助四项基本功能，点击以上功能控件便可开始软件的使用。

钢管穿轧过程的三维热力耦合模拟

ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｚｈｏｕ１２１０００，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ；４ＷｕｘｉＳｅａｍｌｅｓｓＳｔｅｅｌＴｕｂｅＣｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．，Ｗｕｘｉ２１４０２６，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）
陆
璐。，王辅忠，朱光亚，王照旭
（１天津工业大学材料科学与工程学院，天津３００１６０；２天津工业大学物理系，天津３００１６０；３渤海大学信息科学与
工程学院，辽宁锦州１２１０００；４无锡西姆莱斯钢管有限公司，江苏无锡２１４０２６）
ＴｉａｎｊｉｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６Ｏ，Ｃｈｉｎａ；２ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＴｉａｎｊｉｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６０，Ｃｈｉｎａ；３Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆ
ＬＵＬｕ，ＷＡＮＧＦｕ～ｚｈｏｎｇ，ＺＨＵＧｕａｎｇ－ｙａ，ＷＡＮＧＺｈａｏ — ＸＵ（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，

棒材轧制过程数学模型

3.892
0.2220
－0.1697
0.3792
1.384
30CrSiMo
159.9
－2.833
3.670
0.1627
－0.0945
0.3454
1.337
12Mn
160.9
－2.744
3.493
0.2270
－0.1865
0.4433
1.543
12MnNb①
164.5
－2.682
3.414
0.1216
当静力变形时（102s－1）为0.9％～2.6％；
当动力变形时（102s－1）为19％～21％；
σb——强度极限，MPa；
ty0——钢材的熔点温度，K。
取钢材的密度γ＝7.8，则得：
（1.10）
由于传导和对流引起的温降很小，甚至可以忽略不计。此时可以采用А.И.采利柯夫方法计算在孔型中轧制和移送到下一孔型时间内，轧件温度得变化：
Sf=V1/VR-1（1.1）
其中：
V1，VR——轧件出口速度及孔型槽底处的轧辊线速度。
在孔型中轧制时，前滑值取平均值，其计算式为
式中 ——变形区中性角的平均值；
——咬入角的平均值；
——摩擦角，一般为21~27度；
——轧辊工作直径的平均值；
——轧件轧前、轧后高度的平均值；
1.1.3轧件温降模型
轧件在轧制过程中的温度变化，是由辐射、传导、对流引起的温降和金属变形所产生的温升合成的，可用下式表示：
＝ln
＝
（1.19）
其中：
F0，FH——轧件入口断面面积和轧件被孔型压掉部分的断面面积；
F——轧辊平均工作半径；
N——轧辊转数，r/min；

轧辊的孔型设计

顶岗实习报告实习单位：姓名：xxx学号：0804011222专业：机械制造与自动化班级：08级02班实习岗位：设计员实习单位指导教师：xxx实习日期：至200 年学期目录第一章：公司简介……………………….......... ………………………………………………..2页第二章：焊管冷弯轧辊概述................ ………………………………………………3页第1节：焊管机组的简介…………………………………………………………..3页第2节：轧辊的孔型设计简介……………………………………………………..4页第三章：轧辊的孔型设计概述…………………………………………………………………..5页第1节：成型机轧辊孔型设计概述. ………………………………………………..5页第2节：成型机孔型计算程序…………………………………………………………8页第四章：双半径孔型设计…………………….. ………………………………………………..8页第五章：实习总结………………………………... ………………………………………………12页第一章:公司简介石家庄石轴轧辊制造有限公司是集设计、制造、售后服务于一身的专业轧辊制造企业。

本公司汇集了一批轧辊专业的优秀工程师、产品开发人员。

专门生产焊管设备配套使用的轧辊、纵剪刀片等产品。

公司专业孔型设计人员具有丰富的模具设计、实践经验，并在设计中采用德国Copra 软件进行优化。

融合欧美日等国的优点，结合成型机组的特点及用户要求，对轧辊进行优化设计，其孔型设计方案得到国内多名专家的肯定和认可。

先进的设计、精良的制造深得用户的赞誉。

我们在此顶岗实习期间，学到了不少的知识，主要是针对圆管的轧辊孔型的设计，以及冷弯型钢的轧辊设计。

轧辊的的孔型设计是根据孔型按开口位置分为开口孔型和闭口孔型。

按形状分为简单断面孔型，和复杂断面孔型。

复杂断面孔型又称异形孔型,包括斜形孔型、蝶形孔型、弯腰孔型，和万能孔型。

科技成果——高精度计算机辅助孔型设计、模拟和优化(CAE)技术

科技成果——高精度计算机辅助孔型设计、模拟和优化（CAE）技术技术开发单位北京科技大学技术领域钢铁冶金成果简介在棒材、线材、型材及管材等轧制工艺制度制定中，首要任务之一是进行科学的孔型设计。

孔型设计合理与否直接影响到轧制效率、产品质量和实际操作条件等。

棒、线、型材及管材等轧机的经济效益可以通过提高孔型设计质量和优化轧制工艺制度（包括速度制度等）来实现。

传统孔型设计主要是依据经验试（凑）错法，往往需要经过多次试轧和修正才能轧出合格产品，研发周期长、成本大。

本项目《高精度计算机辅助孔型设计、模拟和优化（CAE）技术》针对各类棒线型材及管材产品以现代计算机辅助工程CAE为核心技术进行孔型设计，采用反映轧制过程多阶段、多影响因素的精确数学模型，在满足咬入及变形条件、孔型中稳定条件以及设备能力和电机负荷等限制条件下，进行孔型优化设计,既获得满足要求的轧材几何形状、尺寸精度、表面质量和组织性能等，又达到高效率生产的目的。

其设计系统的核心是应用计算机优化获得最佳孔型系统、轧辊及孔型配置以及最优工艺控制方案和工艺控制模型，还可以对孔型设计结果进行计算机模拟，根据模拟结果再对孔型设计方案进行必要的修改，用计算机模拟和优化加速孔型设计进程、提高孔型设计质量（包括安全性、可靠性、共用性等），减少或代替试轧过程。

该技术可应用于各类棒、线、型材及管材等轧制过程的孔型设计,其中包括：螺纹钢筋（包括切分轧制）、圆钢、方钢、角钢、槽钢、工字钢、轻轨、重轨、扁钢、球扁钢、H型钢、T型钢等各类简单断面、复杂或异形断面型材等；热弯或冷弯型材等；管材孔型设计（包括穿孔机孔型、连轧管孔型以及周期式冷轧管机组）等。

连续式轧机、半连轧、万能轧制法以及横列式轧机等；环件轧制等特种轧制工艺。

钢种：各类碳素钢、碳结、优质碳结、各类合金钢和特殊钢等。

应用情况该技术目前已经处于实际应用阶段。

关于技术转移成交价格及合作方式等具体内容可面谈。

经济效益分析棒线型材及管材是国民经济中广泛使用的重要产品，在我国全年钢产量中占有很大份额。

槽钢初轧孔型设计的模拟优化计算王慧玉

修正，适当增大其弧度，使 K1 下槽的压力均衡，这会
使得楔形在中间金属的切分作用增加内侧弧金属
向两侧流动，同时还会减缓下辊内侧弧度部分的压
力，有利于 K2 孔型的腿部长长。在 K2 孔型的模拟
轧制过程中，金属流向下辊的内侧弧，但有向内侧
翻卷的倾向，没有达到腿部增长的目的。
根据模拟轧制的计算结果分析，对孔型的尺寸进行了较大的改动，重点对 K1 孔型进行修正：使用楔形切分使坯料在 K1 孔型形成槽钢雏形，加大上下孔型中间部位压下，上孔型外侧压下外扩，增大侧壁斜度；下孔型基本与上孔型对称。充分发挥 K1 道次温度高，轧制压下可以稍大的优点，改进先前设计的不足之处。 3.2 第 2 次孔型优化的模拟计算
收稿日期：2012-04-06 作者简介：王慧玉，女，1974 年生，1996 年毕业于东北大学压力加工专业。现为莱钢棒材厂工程师，从事型材孔型工艺技术工作。
40
mm，轧件的咬入速度为 3.5 m/s。
表 1 模拟计算仿真参数
部件
材料模型
密度/ 弹性模（kg·m-3）量/MPa
泊松比
屈服应力/MPa
取轧件稳定轧制阶段在原点的截面得到轧件稳定轧制阶段的充满度情况。通过对孔型截面的提取，获得该截面的孔型充满程度如图 2 所示。可见，前两个道次的孔型充满度均不理想，K1 孔型并未完全充满。分析其原因，主要是 K1 下孔型的内侧弧度仍然偏小，中间平压部分过长导致下部金属仍
王慧玉等
槽钢初轧孔型设计的模拟优化计算
孔型内侧 R 角位置的金属最为活跃，可以平衡调节腿部与腰部金属位移；槽钢“假腿”设计不仅可作为腿部尺寸平衡，也利
于腿部金属的增加。
关键词：槽钢；孔型设计；模拟计算；充满度；金属位移

大型筒节轧制成型过程三维数值模拟

Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2021年第21期·79·文章编号：2095－6835（2021）21－0079－02大型筒节轧制成型过程三维数值模拟赵强（四川建筑职业技术学院，四川德阳618000）摘要：采用有限元分析软件，建立筒节轧制过程多体接触非线性热力耦合有限元三维模型，研究大型筒节轧制过程中的工件的宽展变形和温度场变量分布情况，验证锻透性和咬入条件等工艺条件，为研究大型筒节轧制轧制力能参数、验证轧机设备能力等奠定了基础。

关键词：大型筒节；宽展变形；温度场；数值模拟中图分类号：TG337文献标志码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2021.21.0341有限元模型的建立1.1几何模型简化根据大型筒节轧机结构和成形过程，大型筒节轧制有限元模型的建立包含驱动辊、芯辊、大型筒节和抱辊。

本文研究的大型筒节质量、轴向长度长、壁厚较大，特别是轴向长度尺寸远远超过了壁厚尺寸，导致有限元计算单元太多，为了提高有限元计算的速度，对有限元模型进行简化。

根据简化后的模型轴向长度必须超过两倍筒节壁厚的条件，本文采用取大型筒节轴向长度的一半的模型结合刚性对称面进行模型建立[1]，同时，本文主要关注大型筒节的轧制变形，不研究驱动辊、芯辊和抱辊的变形，所以轧辊都简化为刚性辊。

1.2单元网格划分与材料定义大型筒节有限元模型采用8节点六面体单元，首先在平面中建立大型筒节端面环形图形，再沿着环形图形的圆周方向，用正方形网格进行均分，再沿轴线方向扩展为大小一致且均匀的六面体单元，最后用SUBDIVIDE 命令在边部宽展变形较大处进行细分。

将Q235的材料参数导入到有限元分析材料库中，并将其设置为大型筒节毛坯的材料。

1.3边界条件定义大型筒节轧制成型过程中，驱动辊既要转动又要进给，采用有限元控制节点和辅助节点实现，控制节点根据工艺要求，负责驱动辊的压上运动，辅助节点控制轧制过程中驱动辊的转速。

φ70～80轴承钢棒材轧制过程的孔型设计及三维模拟

Ｐｒｃｓｆ７ — ０ＢｅｒｎｅｌＲｏｏｅｓｏ０８ａｉｇＳｔｅｄ
岳重祥，张立文，阮金华（大连理工大学材料科学与工程学院，辽宁先进连接技术重点实验室，宁大连１６８）辽１０５
关键词：棒材；型设计；拟轧制；织演变孔虚组中图分类号：Ｔ３２Ｔ３．Ｇ３；Ｇ３５６文献标识码：Ａ文章编号：Ｏ１４８（０１０ —０００１０ — ３１２１）２０６ —５
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａａｓｓｓｅｔｒｄｃ７ — ０ｂａｉｇｓｅｌｒｄｂｓｎ０ｍｍｉｅｓｄｖｌｐｄｐｓｙｔｍｏｐｏｕｅ＋０８ｅｒｎｔｅｏｙｕｉｇ３０ｂｌｔｗａｅｅｏｅ．ｌ
６０
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
材料工程／２１０１年２期
７～８００轴承钢棒材轧制过程的孔型设计及三维模拟
ＰａｓＤｅｉｎａｄ３ＳｍｕａｉｎｆｒｔｅＲｏｌｇｓｓｇｎＤｉｌｔｏｏｈｌｎｉ
ＷｉｈｔｉｆｓｔｒＭＳＣ．Ｍａｃａｄｉｓｕｓｒｓｒｔｎｔｈｅａｄｏｏｆｗａｅｒｎｔｅｕｂｏｕｉｅ，３ＦＥｏｅｓｏｒｔｒｌｉｇｐｒｃｓＤｍｄｌｆｈｅｏｌｎｏｅｓｃｕｐｅｔｈｅｍｉｒｓｒｔｅｅｏｌｔｏｄｅｏｌｄｗｉｈｔｃｏｔｕｃｕｒｖｕｉｎｍｏｌｏｆＧＣｒｔｅｒｓａｉｈｅｏｓｍｕｌｔｈ — ｌｓｅｌｗｅｅｅｔｂｌｓｄｔｉ５ａｅｔｅｄｅｆｒｔｏｏｌｄｐｅｅａｄｔｅｒｌｏｃｔｅｅｙｐａｓＭｅｎｏｍａｉｎｏｆｒｌｅｉｃｎｈｏｌｉｆｒｅａｖｒｓ．ｎｇａｗｈｉｅ，ｔｅｅｏｕｔｏｎｆｔｍｐｒ — ｌｈｖｌｉｓｏｅｅａｔｒｕｅ，ｓｒｉｔａｎ，ｓｒｉａｅａｕｓｅｉｅｇｒｉｉｅｉｈｏｌｄｐｉｃｒｔｉｅ．Ｔｈｅｗｏｋｒａｉｅｔａｎｒｔｎｄａｔｎｔａｎｓｚｎｔｅｒｌｅｅｅｗｅｅｏｂａｎｄｒｅｌｚｄｔｅｖｒｕｌｃｍｐｕｅｏｌｉｇｂｅｏｅｐａｔｃｌｒｌｉｆｒｄ．ｈｉｔａｏｔｒｒｌｎｆｒｒｃｉａｏｌｎｇｏｏＫｅｒｓ：ｏｐｓｓｇｎ；ｉｔａｏｌｎｇ；ｉｒｓｒｃｕｅｅｏｕｉｎｙｗｏｄｒｄ；ａｓｄｅｉｖｒｕｌｒｌｉｍｃｏｔｕｔｒｖｌｔｏ

直径八十合金圆钢控制轧制及工艺流程

直径八十合金圆钢控制轧制及工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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φ70～80轴承钢棒材轧制过程的孔型设计及三维模拟岳重祥;张立文;阮金华【摘要】A pass system to produce Φ70-80 bearing steel rod by using300mm billet was developed. With the aid of software MSC. Marc and its user subroutine, 3D FE models for the rolling process coupled with the microstructure evolution model of GCr15 steel were established to simulate the deformation of rolled piece and the rolling force at every pass. Meanwhile, the evolutions of temperature, strain, strain rate and austenite grain size in the rolled piece were obtained. The work realized the virtual computer rolling before practical rolling of rod.%开发了采用300mm方坯生产φ70～80mm规格GCr15轴承钢棒材的孔型系统.利用有限元软件MSC.Marc,建立了该生产过程的三维有限元模型.借助MSC.Marc软件的二次开发功能,将GCr15钢的微观组织演变模型与轧制过程的热力耦合有限元模型相结合,预测了该生产过程中的轧制力、轧件变形情况及轧件内部温度、应变、应变率与奥氏体晶粒尺寸的演变情况,实现了棒材实际轧制前的计算机虚拟轧制.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2011(000)002【总页数】5页(P60-64)【关键词】棒材;孔型设计;虚拟轧制;组织演变【作者】岳重祥;张立文;阮金华【作者单位】大连理工大学,材料科学与工程学院,辽宁先进连接技术重点实验室,辽宁,大连,116085;大连理工大学,材料科学与工程学院,辽宁先进连接技术重点实验室,辽宁,大连,116085;大连理工大学,材料科学与工程学院,辽宁先进连接技术重点实验室,辽宁,大连,116085【正文语种】中文【中图分类】TG332;TG335.6棒材断面形状简单,用量巨大,长度长,要求尺寸精度和表面质量高,适合进行大规模专业化生产。

根据轴承钢棒材轧制过程对延伸系数的要求,Φ65mm以下尺寸轴承钢棒材一般采用小断面连铸坯生产,而Φ70mm以上规格轴承钢需要采用大断面连铸坯生产。

目前,采用小断面连铸坯轧制生产Φ65mm以下尺寸轴承钢棒材的工艺已经比较成熟,但采用大断面连铸坯轧制生产Φ70mm以上规格轴承钢的企业较少。

为了满足市场需求,开发采用大断面连铸坯轧制生产Φ70mm以上规格轴承钢棒材的工艺已经引起了冶金工作者的关注。

轧制过程中,轧件内部的应变、应变率及温度等各场量的变化情况不仅能够影响产品的最终尺寸,而且能够导致轧件内部微观组织的演变,进而决定产品的性能。

因此,研究热轧产品变形过程中各场量的变化及微观组织的演变,对于制定合理的生产工艺、提高产品质量具有重要的意义。

近十几年来,有限元法在热轧过程的数值模拟研究中取得了突破,已能比较精确地给出各种变形参数的分布。

如康永林[1,2]等采用三维弹塑性热力耦合有限元法对箱形孔型中轧方件、椭圆孔型中轧圆件以及椭圆-圆孔型系列两道次连轧过程进行了模拟,得到了轧件内部应变、应变率和温度的分布情况。

张立文[3-5]等借助大型有限元软件MSC. Marc模拟了GCr15轴承钢与304不锈钢棒线材的热连轧过程,得到了轧件内部各场量的分布情况。

杜凤山[6,7]等人采用非线性有限元法建立了中厚板轧制过程耦合微观组织演变的分析模型,通过数值模拟得到了轧件内部应变、应变率、温度及奥氏体晶粒尺寸的演变情况。

采用有限元数值模拟方法研究轧制过程已经取得了许多成果,但是这些工作基本上都是对实际轧制过程进行模拟,并通过与实际轧制结果进行对比来验证模拟的准确性。

本研究开发了采用300mm方坯生产Φ70～80mm规格GCr15轴承钢棒材的孔型系统。

然后借助大型有限元软件MSC.Marc,建立了该生产过程中三维弹塑性热力耦合有限元模型,并将该模型与GCr15钢的微观组织演变模型相结合,模拟了轧制过程中轧件内部温度、应变、应变率及奥氏体晶粒尺寸的分布情况,预测了各道次轧制时的轧制力及轧件变形情况。

本工作实现了棒材实际轧制前的计算机虚拟轧制,能够为棒材轧制过程的工艺制定及优化提供参考和指导。

轴承钢GCr15棒材主要用于生产轴承套圈及滚柱,其生产过程中的延伸系数要求大于10～15,所以采用300mm的大方坯生产Φ70～80mm规格GCr15轴承钢棒材是完全可行的。

考虑到各道次的延伸情况,将Φ70mm规格棒材的轧制过程分为六道次粗轧、六道次中轧和四道次精轧。

轧制Φ80mm棒材时,精轧后两道次空轧。

粗轧采用“平箱-立箱-椭-圆-椭-圆”孔型,中轧和精轧采用“椭-圆”孔型。

其中粗轧时椭圆孔型采用双半径椭圆,中轧和精轧时椭圆孔型采用单半径椭圆。

各道次孔型按平立交替分布。

按照国家标准GB/T 702—2004,Φ70～80mm圆钢二组精度允许偏差为±0.7mm,取热膨胀系数为1.013,则Φ70mm成品孔的宽度b和高度h分别为:扩张角取30°,滚缝取5mm,采用圆弧扩张。

Φ70mm成品孔的孔型图如图1(a)所示。

根据经验公式,确定Φ70mm成品前椭圆孔的宽度b和高度h分别为:滚缝取7mm,则Φ70mm成品前椭圆孔的孔型图如图1(b)所示。

Φ80mm成品孔与成品前椭圆孔的设计参照Φ70mm孔的设计。

设计延伸孔型系统(粗轧+中轧)的等轴孔时,首先将12个延伸孔分为6组,并确定各组的延伸系数,然后可以求出各中间等轴孔的尺寸。

图2为第2道次立箱孔和第4道次圆孔的孔型图。

中间扁孔的宽度b和高度h由下式求得:式中:β2和β1分别为轧件在中间孔型和后一等轴孔型中的宽展系数;A和a分别为前后等轴孔型的尺寸。

图3为第1道次平箱孔和第3道次双半径椭圆孔的孔型图。

由于棒材轧制过程的道次多、变形量大,本工作将Φ70～80mm棒材的轧制过程分为粗轧、中轧和精轧三个部分分别建模。

在中轧和精轧之间进行保温、冷却处理,保证精轧前轧件内部温度比较均匀,且不高于850℃,以防止网状碳化物的析出。

各模型间通过数据传递建立联系。

轧件的初始尺寸为300mm×300mm,由于对称性,取轧件的1/4进行分析,图4为粗轧过程的模型图。

轧件定义为弹塑性变形体,采用六面体等参元进行离散划分,其长度大于三倍接触弧长。

轧辊定义为刚性体,其孔型尺寸按照设计设置。

在轧件后端设置一刚性推动体,道次间隙时推动轧件向前运行。

轧件初始温度1150℃,初始奥氏体晶粒尺寸设为200μm。

模型对于边界条件的处理,如摩擦及换热等详见文献[3]。

模型中采用更新Lagrange算法、Prandtl-Reuss流动方程及Von Mises屈服准则等理论处理轧制过程中轧件的热力耦合大变形问题。

模型在进行轧制过程热力耦合分析的同时,通过MSC. Marc软件的二次开发功能,耦合GCr15钢的微观组织演变模型,模拟轧制过程中轧件内部奥氏体晶粒尺寸的演变情况。

在高温热轧过程中,金属将发生加工硬化、回复及再结晶,产生新的奥氏体晶粒,这种微观组织的演变在很大程度上决定了产品的力学性能。

控制轧制过程的再结晶行为,进而得到细小的晶粒,是提高产品性能的重要手段。

自20世纪70年代英国人Sellars[8]提出利用数学模型预测钢材在热轧过程中的组织演变和最终力学性能以来,世界各国的冶金工作者已经建立了CMn钢和低合金钢在热变形中微观组织演变的数学模型。

由于金属的再结晶行为与微量元素的含量有关,所以这些模型不能准确地反映GCr15钢的组织演变过程。

为了对GCr15钢棒材轧制过程的奥氏体晶粒尺寸演变进行准确的模拟,本研究在Gleeble-3800热/力模拟实验机上进行了GCr15钢的单道次压缩实验、双道次压缩实验和奥氏体晶粒长大实验,并对实验结果进行回归分析,获得了GCr15钢的奥氏体组织演变模型[9,10]。

式中:d0为初始晶粒尺寸;ε·为应变速率;T为绝对温度。

一般认为再结晶分数符合Avrami方程:式中:t为再结晶持续时间;t0.5为发生50%再结晶所需时间。

发生50%动态再结晶所需时间为:动态再结晶平均晶粒尺寸由下式决定:亚动态再结晶t0.5的计算模型为:亚动态再结晶平均晶粒尺寸为:静态再结晶模型与亚动态再结晶模型相似,发生50%静态再结晶的时间和再结晶后的晶粒尺寸可由下列关系式描述:温度是热轧过程中重要的轧制参数,它不仅能够影响金属的变形情况,而且还影响着轧件内部微观组织的演变。

热轧过程中温度的精确控制是保证产品力学性能和微观组织均匀性的前提。

图5为模拟得到的轧件内部不同位置温度的演变情况。

从图5可以看出,轧件表面温度变化非常明显。

轧制开始前,表面温度因除磷水的作用而下降;轧制过程中,表面与轧辊间的接触传热使表面温度迅速下降;间隙时,轧件内部的热传导使表面温度回升。

轧件中心与1/4厚度处的温度变化趋势基本一致。

轧制时,轧件中心与1/4厚度处的温度会因变形热而升高;而轧制间隙时,温度呈缓慢下降趋势。

从图5还可以看出,中轧后轧件中心温度较高,中心与表面的温差较大;经保温、冷却处理后,精轧前轧件内部的温度比较均匀,中心温度低于850℃,满足轴承钢精轧时对温度的要求。

轧制过程中,轧件内部应变的大小决定了微观组织演变的方式,而温度、应变与应变率的共同作用决定了微观组织演变的进程,所以研究热轧过程中温度、应变与应变率的变化,是控制轧制产品微观组织和力学性能的基础。

图6(a)为6道次粗轧完成后轧件内部的总等效应变分布云图。

可以看出,轧件内部应变分布并不均匀,轧件斜向表面附近应变最大,中心应变最小。

图6(b)为第7道次轧制时轧件表面等效应变率的分布云图。

可以看处,轧件表面应变率的分布极不均匀。

在没有开始轧制和轧制已经完成的区域,应变率均为零;而在轧制区,应变率大于零,其中在轧制入口处,应变率达到最大值。

其他道次轧制时,轧件表面应变率的分布与图6(b)基本一致,只是最大应变率的取值各不相同。

轧制力是轧制生产所关心的重要参数,影响到轧制的安全、轧辊的使用寿命和轧件的质量等各个方面。

轧制工艺设计时,采用数值模拟的手段得到轧制过程中各道次的轧制力,对于确定轧制工艺的可行性具有重要的指导作用。