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重轨开坯轧制中金属质点流动的有限元模拟及分析

利用ANSYS/LS-DYNA对重轨的开坯轧制过程进行数值模拟,选取方坯中的三个典型的质点,通过质点的移动分析在轧制过程中金属的流动情况,为重轨轧制孔型设计中金属分配提供理论依据。

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20 0 8年 4期第

技术与研究

中国材料科技与设备 (月刊)双

重轨开坯轧制中金属质点流动的有限元模拟及分析 _昌

宗伟,密超田仲良高,,陈林汝静, ( .蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古 1内包头 041; 10 0 2中冶东方工程技术有限公司,内蒙古包头 . 041) 10 0

表Ⅲ 1

_量 车陷

摘要:用 ANS S I - NA对重轨的开坯轧制过程进行数值模拟,取方坯中的三个典型的质点,过质点的移动利 Y/ DY S选通分析在轧制过程中金属的流动情况,重轨轧制孔型设计中金属分配提供理论依据。为

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关键词:轨;坯机;属流动;维有限元重开金三 中图分类号: G3 2 T 3+3文献标识码: A 数

0前言 为满足我国铁路再次提速的需要,用万能轧机生产高使

精度重轨已成为必然趋势。包钢总投资 1 O亿元引进德国 S MS公司的万能机组以生产 1 0长尺钢轨工程项目已经 0m

正式进入生产阶段[。目前需要对引进的设备及工艺进行 1] 消化吸收。在钢轨轧制变形中有 3个关键的成型过程,腿即部劈分、部切深和头部底部的压缩,中前两个过程与孔腰其 ∞ 山苣R

∞" L∞ 型设计有着至关重要的关系。本文利用 ANS S∞ DYNA加 Y/ 如

图 1塑性应变与材料的单轴硬化关系 Fi 1 R ea in o as i t an nd g. lto fpl tc s r i a m a e ilsng e a e h de i g t ra i l xl ar n n

对开坯 B和 B 2机架进行计算机模拟,中选取了三个 D1 D其

典型部位的质点,后按照轧制规程进行轧制,质点进行然对 跟踪,而得到质点在轧制过程中的位移变化,于 C S万进由 C能连续轧制变形为对称变形,属流动比较有规律,以只金所研究开坯机轧制变形。

1 2模型边界条件及约束 . 在 10℃时轧辊和轧件的静动摩擦系数分别为 0 4 20 .8和 0 3;辊的转速在三个道次的轧制中分别为

5 . O . 6轧 41、 6 . 3 7 . 6 1 mi )钢轨的初速度为 l s以使钢轨被 7 6和 2 7 (/ n; m/, 轧辊咬人。

1弹塑性有限元模拟的模型建立 1 1模型主要几何及物理参数 . 重轨的轧制过程是材料非线性、何非线性和边界条件几非线性问题,体变形运动描述采用修正的拉格朗日法,物即 Up ae g a g d tdLa r n e描述¨。 2 J

以开坯第二机架 B 2第三道次即 C孔轧制的模型及网 D 格划分情况为例,图 2如。

AN S YS No V 2 2 6 2 0 1:l:l 4 6 9

模型采用全尺寸模型,辊直径依据现场为 0 8 m,轧 . 5轧 辊材料模型选用钢体,料参数根据现场的数据设定,表材如 1所示。

图 2模型及网格划分 Fi M ode nd m e hig g.2 la s n

轧件材料根据包钢现场的实际钢种选用 u7 V重轨 5钢,料模型选择塑性材料模型。利用学校实验室材 Gl be1 0 e l 0热模拟机测得 U7 V在 1 0℃时材料的杨 e一5 5 20 氏模量 1 0 . 3× 1 MP、松比 0 3 2及应力应变曲 0 a泊 . 3线,图 1 如。

1 3轧制规程 . 轧制规程如表 2其中在第 2 6 9道次轧制完成后进行,、、翻钢。其中前 9个道次在第一机架 B 1经过 5个孔型进行 D可逆轧制,坯演变为帽型; 5个道次在第二机架 B 2经方后 D 过 4孔型进行可逆轧制,个由帽型切深成为轨型。

基金项目:头市 2 0包 0 6年重大科技攻关项目( 0 6 1 0 ) 2 0 Z 0 6

*作者简介:伟 ( 9 3)男,士研究生,要从事型钢轧制方面的研究。电话:3 6 0 6 3,— i: oh 4 6 13 co m 宗 18一,硕主 1 6 4 2 3 8 E ma1l su 1@ 6 a .

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