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智能工厂下的热轧无缝钢管数字化质量控制技术
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作者 王晓晨 陈嘉琪 +7 位作者 余岳 孙友昭 徐冬 杨荃 何安瑞 邵健 陈丹 邓能辉 《中国冶金》 北大核心 2025年第8期11-20,共10页
随着轧钢智能工厂建设的加速推进,国内涌现出以马钢、南钢为代表的一批具有示范引领作用的智能化产线,标志着中国轧钢生产正由传统自动化向数字化、智能化深度融合转型的新阶段迈进。然而,相较于信息流与数据流高度贯通的板带热、冷连... 随着轧钢智能工厂建设的加速推进,国内涌现出以马钢、南钢为代表的一批具有示范引领作用的智能化产线,标志着中国轧钢生产正由传统自动化向数字化、智能化深度融合转型的新阶段迈进。然而,相较于信息流与数据流高度贯通的板带热、冷连轧产线,热轧无缝钢管产线兼具流程制造与离散制造的双重特性,在物料逐支跟踪、质量精细控制及多工序协同优化等方面面临更高复杂性与技术挑战,成为轧钢智能工厂建设中最具难度的关键领域。结合典型技术模块与工程应用案例,系统探讨了智能工厂场景下热轧无缝钢管数字化质量控制的技术实现路径与价值体现。首先,介绍了热轧无缝钢管逐支跟踪技术装备及数字孪生驱动的智能工厂平台建设,重点展示了在复杂工况下实现钢管全流程精准识别与数据映射的关键技术基础。其次,阐述了配套的全息质量智能检测装备,包括内外表面缺陷检测与尺寸形状全息检测系统,为实现高效集约与智能无人化控制提供技术支撑。进一步,提出了面向高精度制造需求的数字化质量控制技术体系,涵盖穿孔工艺参数动态优化、连轧过程尺寸在线闭环、钢管头尾锯切量智能优化及晶粒组织在线检测与调控等核心技术,这些技术显著增强了热轧无缝钢管质量控制的稳定性与一致性。最后,介绍了覆盖产品全生命周期的工艺质量智能管控技术,以及从数据采集、分析决策到工艺优化的闭环控制体系。无缝钢管数字化质量控制技术从问题导向出发,构建了长材无缝钢管智能工厂全新模式并形成良好的示范效益,推动行业向数字化、智能化、高质量方向持续迈进。 展开更多
关键词 轧钢智能工厂 智能制造 热轧无缝钢管 智能装备 数字化质量控制
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国产S30432不锈钢管质量状态分析与性能探讨
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作者 田晓 李芳草 +1 位作者 徐慧 李太江 《锻压技术》 北大核心 2025年第12期161-167,共7页
分析了全面国产化后国产S30432钢管的制造质量状态,包括化学成分、室温力学性能和金相组织,探讨了晶粒度对高温持久性能的影响。结果表明:不同厂家生产的S30432不锈钢管的化学成分和室温力学性能均满足GB/T 5310—2023要求,主要差异表... 分析了全面国产化后国产S30432钢管的制造质量状态,包括化学成分、室温力学性能和金相组织,探讨了晶粒度对高温持久性能的影响。结果表明:不同厂家生产的S30432不锈钢管的化学成分和室温力学性能均满足GB/T 5310—2023要求,主要差异表现在强化元素含量的配比、力学性能均匀性、晶粒形态和晶粒度等方面。在相同的高温持久试验条件下,随晶粒度级别的增加,即晶粒越细小,S30432钢管试样的持久寿命呈下降趋势。过度追求超细晶,将显著降低S30432不锈钢的高温持久性能,损害其长时服役安全性,因此,要严格控制S30432不锈钢管的晶粒度。 展开更多
关键词 S30432不锈钢 力学性能 化学成分 晶粒度 持久强度
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管材斜连轧过程稳定性分析及实验研究
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作者 毛飞龙 梁建国 +3 位作者 双远华 王付杰 胡建华 王勃 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第7期84-92,共9页
为了探索管材斜连轧过程的成形稳定性,对处于连轧段的管材进行了应力分析,并采用复杂应力状态下的失稳理论,建立了管材斜连轧过程稳定轧制模型,获得了稳定轧制时最大轴向应力、最大轴向应变和最大轴向速度差公式。采用变量分析法,设定... 为了探索管材斜连轧过程的成形稳定性,对处于连轧段的管材进行了应力分析,并采用复杂应力状态下的失稳理论,建立了管材斜连轧过程稳定轧制模型,获得了稳定轧制时最大轴向应力、最大轴向应变和最大轴向速度差公式。采用变量分析法,设定了多组实验参数进行对比实验。结果表明:针对20钢管材计算获得了可稳定轧制的轴向速度差范围为0~0.069 m·s^(-1),可用于判定稳定轧制;实验组1和实验组2能顺利地稳定轧制获得荒管,轧后管材外径平均值分别为Φ39.16和Φ39.33 mm,壁厚平均值分别为4.65和4.71 mm,满足国标要求;实验组3出现拉裂失稳的主要原因是处于连轧段的管材轴向速度差过大;相比实验组1和实验组2,实验组4出现扭转失稳的主要原因是接触挤压与摩擦生热迫使顶头升温而塌鼻,阻碍了管材轴向塑性流动,最终使得处于连轧段管材的轴向速度差过大。实验组1~实验组3的对比实验一定程度上验证了斜连轧过程稳定轧制模型的正确性。进一步开展了AZ31镁合金与42CrMo高强钢的轧制实验,获得了斜连轧过程轧制力变化规律;实验组2中设定的工艺参数相比较最佳,可实现微张力轧制。 展开更多
关键词 无缝管材 斜连轧 稳定性
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基于碳化物调控的GCr15轴承钢强力旋轧工艺参数优化
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作者 代旭 王建国 刘东 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第3期528-535,共8页
通过使用强力旋轧工艺实现对GCr15轴承钢中碳化物的均细化调控,针对强力旋轧过程,应用响应面法(RSM)和有限元法(FEM)对其主要工艺参数进行了联合优化。为了综合考虑管件在轧制过程中的变形与轧后碳化物的分布情况,以管件横剖面应变均值... 通过使用强力旋轧工艺实现对GCr15轴承钢中碳化物的均细化调控,针对强力旋轧过程,应用响应面法(RSM)和有限元法(FEM)对其主要工艺参数进行了联合优化。为了综合考虑管件在轧制过程中的变形与轧后碳化物的分布情况,以管件横剖面应变均值和应变分布均匀性作为优化目标,建立了有限元模拟与响应面法相结合的二阶响应模型。基于模拟结果及响应模型,系统分析了各个参数对优化目标的影响规律,得到了一组最优参数组合并对其进行试验验证。结果表明,采用优化后参数,原材料中碳化物的分布实现了显著的均匀细化,并且在球化退火后,碳化物粒度达到0.2~0.3μm。综上所述,该研究验证了所提出的工艺参数优化策略的有效性,对于提高GCr15轴承钢的成形质量具有重要的实践意义。 展开更多
关键词 GCR15轴承钢 碳化物 强力旋轧 响应面法 有限元法
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热旋压TC4钛合金管损伤特性研究
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作者 王琛 田壮壮 +3 位作者 李俊霖 张琪 赵春江 梁建国 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第9期180-187,共8页
为了探究工艺参数与钛合金管断裂之间的关系,通过高温准静态单轴拉伸实验获得了TC4钛合金在高温状态下应力与应变之间的关系。利用Abaqus有限元软件建立了基于Johnson-Cook损伤的滚珠旋压有限元模型,并验证了该模型的有效性。分析了各... 为了探究工艺参数与钛合金管断裂之间的关系,通过高温准静态单轴拉伸实验获得了TC4钛合金在高温状态下应力与应变之间的关系。利用Abaqus有限元软件建立了基于Johnson-Cook损伤的滚珠旋压有限元模型,并验证了该模型的有效性。分析了各工艺参数与损伤值之间的关系,揭示了等效塑性应变和应力三轴度对损伤累积的影响。研究结果表明:所建立的有限元模型是有效的,可以用于TC4钛合金管在旋压过程中损伤情况分析。在不同的工艺参数下,外层损伤值大于内层损伤值,即在旋压过程中管外表面是最容易发生断裂的部位,且损伤值随进给率和减薄率的增大而增加,随温度的升高而降低。 展开更多
关键词 旋压成形 工艺参数 有限元模拟 损伤断裂
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气瓶用无缝钢管横向内伤缺欠分析
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作者 杨世龙 赵广林 郭志文 《包钢科技》 2025年第4期45-47,53,共4页
在Φ406 mm×8.8 mm气瓶用无缝钢管内表面发现形貌为结疤的缺欠,但纵向超声波检测并不报警,因此开启横伤探头进行缺欠检测,发现报警比例较高。通过对缺欠产品的宏观分析、化学成分分析、金相分析和能谱分析,得出了内表面横向缺欠产... 在Φ406 mm×8.8 mm气瓶用无缝钢管内表面发现形貌为结疤的缺欠,但纵向超声波检测并不报警,因此开启横伤探头进行缺欠检测,发现报警比例较高。通过对缺欠产品的宏观分析、化学成分分析、金相分析和能谱分析,得出了内表面横向缺欠产生的原因是连轧机轧制过程中润滑效果不佳,制定了降低限动力的轧制方法改进措施。 展开更多
关键词 气瓶用无缝钢管 横向缺欠 轧制缺欠
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无缝钢管张力减径过程内六方产生的模拟分析 被引量:13
7
作者 于辉 臧新良 +3 位作者 杜凤山 汪飞雪 潘峰 周晓岚 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期53-56,60,共5页
根据无缝钢管张减过程的变形特点,利用MSC.Marc软件建立了三维热力耦合有限元分析模型,对18机架张力减径试轧产品进行数值模拟,模拟结果与实测数值的对比表明建立的分析模型实用可靠,精度较高。通过研究各机架出口断面不同点的壁厚变化... 根据无缝钢管张减过程的变形特点,利用MSC.Marc软件建立了三维热力耦合有限元分析模型,对18机架张力减径试轧产品进行数值模拟,模拟结果与实测数值的对比表明建立的分析模型实用可靠,精度较高。通过研究各机架出口断面不同点的壁厚变化,得出减径后钢管横向壁厚分布不均,探讨了内六方缺陷产生的原因。该模型的建立为分析产品缺陷、指导工艺设计提供了依据。 展开更多
关键词 无缝钢管 有限元 张力减径 横向壁厚 六方孔径
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TP-Ti-110钢级TP-G2(Ti)特殊螺纹钛合金油管的研发 被引量:14
8
作者 周晓锋 孙宇 +3 位作者 张传友 杨永昌 史彬 梅丽 《钢管》 CAS 2019年第1期20-23,共4页
介绍TP-Ti-110钢级TP-G2(Ti)特殊螺纹钛合金油管研发情况。针对P110钢级油井管的材料性能需求,调研现有钛合金的品种及其性能,确定新型TA31(Ti80)钛合金作为开发TP-Ti-110钢级钛合金油管的材料;针对钛合金油管的使用要求设计,在偏梯形... 介绍TP-Ti-110钢级TP-G2(Ti)特殊螺纹钛合金油管研发情况。针对P110钢级油井管的材料性能需求,调研现有钛合金的品种及其性能,确定新型TA31(Ti80)钛合金作为开发TP-Ti-110钢级钛合金油管的材料;针对钛合金油管的使用要求设计,在偏梯形螺纹的基础上开发出专用气密封特殊螺纹TP-G2(Ti);对TP-Ti-110钢级TP-G2(Ti)特殊螺纹钛合金油管的力学性能、整管性能和抗腐蚀性能进行综合评价试验。开发的TP-Ti-110钢级TP-G2(Ti)特殊螺纹钛合金油管完全满足元坝气田高腐蚀环境使用要求,并且首次成功进行全井下井应用。 展开更多
关键词 油管 钛合金 TP-Ti-110钢级 TP-G2(Ti)特殊螺纹 性能
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傅立叶变换在热轧无缝钢管壁厚不均研究中的应用 被引量:14
9
作者 朱景清 陆鹏程 +4 位作者 傅晨光 王向东 陈维津 刘明新 郭志良 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 1994年第2期40-45,共6页
用傅立叶变换对φ400mm自动轧管机织上斜轧穿孔、斜轧延伸、轧管、均整后荒管的壁厚不均进行了定量分析,并以此为基础提出了改善钢管壁厚不均的途径。本文所采用的研究方法对其他热轧无缝钢管机组也有参考价值。
关键词 傅里叶变换 无缝钢管 热轧 应用
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无缝钢管张力减径过程的有限元分析 被引量:11
10
作者 于辉 杜凤山 +2 位作者 臧新良 汪飞雪 徐海亮 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期108-111,共4页
根据张力减径机组轧制工艺,采用非线性有限元法建立了三维热力耦合弹塑性有限元模型,运用该模型对实际张力减径过程进行了数值模拟,得到了管坯的温度场、应变场和应力场分布规律,分析了管坯经过各机架时的壁厚变化。模拟得到的轧制力能... 根据张力减径机组轧制工艺,采用非线性有限元法建立了三维热力耦合弹塑性有限元模型,运用该模型对实际张力减径过程进行了数值模拟,得到了管坯的温度场、应变场和应力场分布规律,分析了管坯经过各机架时的壁厚变化。模拟得到的轧制力能参数与现场实测结果吻合较好,为张力减径过程的工艺理论研究提供了依据。 展开更多
关键词 无缝钢管 张力减径 热力耦合 壁厚分布
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连铸圆管坯轧管内折成因分析 被引量:7
11
作者 刘靖 付晨光 +2 位作者 朱景清 周彩红 陈卫清 《北京科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期533-536,共4页
针对包钢连铸圆管坯热轧无缝钢管产生大量内折缺陷这一问题,主要从铸坯质量入手,运用逐步回归方法,分析了形成内折的主要原因.研究结果表明,钢水精炼成分[Mn]/[S]过低,浇注过热度△t以及与其匹配的拉坯速度ν过高是造成铸坯质量的主要原... 针对包钢连铸圆管坯热轧无缝钢管产生大量内折缺陷这一问题,主要从铸坯质量入手,运用逐步回归方法,分析了形成内折的主要原因.研究结果表明,钢水精炼成分[Mn]/[S]过低,浇注过热度△t以及与其匹配的拉坯速度ν过高是造成铸坯质量的主要原因,为提高产品质量提供了参考依据. 展开更多
关键词 轧管内折 成因分析 铸坯质量 连铸圆管坯 拉坯速度 管材轧制
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管材斜连轧过程有限元模拟与实验研究 被引量:10
12
作者 陈建勋 毛飞龙 +3 位作者 双远华 王付杰 王清华 陈晨 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期101-108,共8页
管材斜连轧工艺是一种生产无缝管材的短流程新工艺,集成了传统的穿孔与轧管工序,属二步法工艺。采用有限元软件Deform-3D,建立了管材斜连轧过程有限元模型,并以45碳钢为管坯材料,模拟分析了斜连轧过程的管材的流动规律及应力场、应变场... 管材斜连轧工艺是一种生产无缝管材的短流程新工艺,集成了传统的穿孔与轧管工序,属二步法工艺。采用有限元软件Deform-3D,建立了管材斜连轧过程有限元模型,并以45碳钢为管坯材料,模拟分析了斜连轧过程的管材的流动规律及应力场、应变场、速度场分布规律。在斜连轧实验机组上进行了实验研究,分析了轧后荒管质量及尺寸精度,以及轧制过程轧制的变化规律。模拟结果表明:管材斜连轧过程中,管材最大应力出现在穿孔段、轧管段内变形区,尤其接触变形区;管材应变呈现层状分布,沿着轴线出口方向逐渐变大;管材速度场呈现层状分布,沿径向由外而内逐渐变小。实验表明:斜连轧工艺可生产出合格无缝管材,尺寸精度中直径为(Φ38. 18±0. 4) mm,壁厚为(3. 66±0. 3) mm。 展开更多
关键词 无缝管材 斜连轧工艺 变形规律 尺寸精度 有限元模拟
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卷管式铺管作业管道用X65钢级无缝管线管综合评价 被引量:9
13
作者 周晓锋 史庆志 +3 位作者 张传友 韩永明 宁玫 李效华 《钢管》 CAS 2011年第5期21-25,共5页
深海海上油气输送条件恶劣,因此对深海输送油气用管线管性能质量提出了严格要求。卷管式铺管法是一种新型的海上铺管法,具有铺设速度快、成本低等特点,要求管线管具有优良的机械性能、焊接性能和耐腐蚀性能,特别是抗疲劳断裂性能。对国... 深海海上油气输送条件恶劣,因此对深海输送油气用管线管性能质量提出了严格要求。卷管式铺管法是一种新型的海上铺管法,具有铺设速度快、成本低等特点,要求管线管具有优良的机械性能、焊接性能和耐腐蚀性能,特别是抗疲劳断裂性能。对国内某公司生产的Φ323.8mm×20mm PSL2X65钢级无缝管线管进行了综合评价试验,结果表明,该管线管完全满足深海用卷管的要求。 展开更多
关键词 深海 管线管 卷管 综合性能评价
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导板·导盘——浅析二辊斜轧穿孔导围工具与变形过程 被引量:14
14
作者 李群 刘家泳 焦纪纲 《钢管》 CAS 2014年第1期67-71,共5页
介绍了二辊斜轧穿孔变形区的组成以及导围工具的发展历程;分析了导板、导盘在穿孔变形过程中轧件与工具的接触顺序;叙述了导板、导盘在封闭变形区时各自的特点,以及在穿轧试验机上进行的关于导围工具对穿孔效率影响的试验情况;结合导板... 介绍了二辊斜轧穿孔变形区的组成以及导围工具的发展历程;分析了导板、导盘在穿孔变形过程中轧件与工具的接触顺序;叙述了导板、导盘在封闭变形区时各自的特点,以及在穿轧试验机上进行的关于导围工具对穿孔效率影响的试验情况;结合导板、导盘两者的优点,提出了一个关于改造导板安装、使用方式的设想。 展开更多
关键词 二辊斜轧 穿孔 导围工具 导板 导盘 变形区 变形过程
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热处理工艺对S890高强度无缝钢管组织与性能的影响 被引量:10
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作者 张海峰 张恒华 +1 位作者 吴晓春 许珞萍 《上海金属》 CAS 北大核心 2014年第4期30-33,共4页
起重机臂架是履带式起重机的关键部件,具有高强度、高塑性、良好的韧性和焊接性能,目前我国起重机臂架用高强度钢管主要依赖进口。以S890热轧无缝钢管为研究对象,分析加热温度对原始奥氏体晶粒尺寸和淬火硬度的影响,以及回火温度对组织... 起重机臂架是履带式起重机的关键部件,具有高强度、高塑性、良好的韧性和焊接性能,目前我国起重机臂架用高强度钢管主要依赖进口。以S890热轧无缝钢管为研究对象,分析加热温度对原始奥氏体晶粒尺寸和淬火硬度的影响,以及回火温度对组织和硬度的影响,最后确定调质工艺为:加热温度(930±20)℃,回火温度(620±10)℃。调质处理后材料的性能满足使用要求,并且具有大的屈强比,高的横纵比。 展开更多
关键词 S890高强度无缝钢管 热处理工艺 组织 力学性能
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-100℃低温无缝钢管的开发 被引量:6
16
作者 李效华 张国柱 +4 位作者 张传友 魏刚 周晓锋 田琨 谢冠男 《钢管》 CAS 2014年第1期25-30,共6页
通过对化学成分设计,炼钢、轧制、热处理等工艺控制,保证了-100℃低温无缝钢管的低温冲击韧性以及抗腐蚀性能。重点指出使用无缝钢管加工成的弯头产品要进行匹配的热处理,以保证弯头的质量不低于母材。开发的低温无缝钢管具有尺寸范围... 通过对化学成分设计,炼钢、轧制、热处理等工艺控制,保证了-100℃低温无缝钢管的低温冲击韧性以及抗腐蚀性能。重点指出使用无缝钢管加工成的弯头产品要进行匹配的热处理,以保证弯头的质量不低于母材。开发的低温无缝钢管具有尺寸范围广、优良的低温韧性和抗腐蚀性能等优点,保证了其在低温环境下使用的安全性。 展开更多
关键词 低温无缝钢管 -100℃ 钢种设计 工艺控制 性能评价 抗腐蚀试验 弯头热处理
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高韧性热轧管线用钢轧制压力模型 被引量:7
17
作者 葛懋琦 程晓茹 +3 位作者 陈贻宏 李虎兴 郑琳 罗钢 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 1997年第4期18-23,共6页
在热模拟机上进行高温压缩试验,测定了热轧管线用钢在单道次、多道次等不同条件下的变形抗力,并研制了相应的变形抗力模型及残余应变率模型。综合测定了此种钢在1700mm热连轧机上试轧时的轧制力及有关数据,利用实测压力逆算应... 在热模拟机上进行高温压缩试验,测定了热轧管线用钢在单道次、多道次等不同条件下的变形抗力,并研制了相应的变形抗力模型及残余应变率模型。综合测定了此种钢在1700mm热连轧机上试轧时的轧制力及有关数据,利用实测压力逆算应力状态影响系数,建立了精轧各机架应力状态影响系数经验模型。 展开更多
关键词 管线用钢 控制轧制 轧制压力 变形抗力
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对CPE机组生产无缝钢管技术的再认识 被引量:14
18
作者 杨力 张增全 高瑞全 《钢管》 CAS 2013年第3期55-58,共4页
从生产工艺、工具和设备组成方面,对比分析了CPE机组与连轧管机组在生产小规格无缝钢管时的技术特点。分析认为:两种机组在生产品种、产品质量接近的情况下,CPE机组具有投资少、设备结构和操作简单、维护量小和运行成本低的特点,比连轧... 从生产工艺、工具和设备组成方面,对比分析了CPE机组与连轧管机组在生产小规格无缝钢管时的技术特点。分析认为:两种机组在生产品种、产品质量接近的情况下,CPE机组具有投资少、设备结构和操作简单、维护量小和运行成本低的特点,比连轧管机组有竞争优势。 展开更多
关键词 CPE机组 连轧管机组 小直径 工艺特点 设备 工具 比较
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基于DEFORM-3D的皮尔格冷轧不锈钢管有限元模拟及分析 被引量:7
19
作者 魏栋 楚志兵 +3 位作者 黄庆学 杨霞 杨彦龙 张铎 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期89-95,共7页
根据皮尔格冷轧过程的特点,应用DEFORM-3D软件建立了皮尔格冷轧304不锈钢钢管有限元模型,其中包括运动、摩擦、接触等重要边界条件,并对冷轧过程进行仿真。获得了各个变形阶段不同截面的变形规律,轧制过程中轧制力和应力分布规律以及金... 根据皮尔格冷轧过程的特点,应用DEFORM-3D软件建立了皮尔格冷轧304不锈钢钢管有限元模型,其中包括运动、摩擦、接触等重要边界条件,并对冷轧过程进行仿真。获得了各个变形阶段不同截面的变形规律,轧制过程中轧制力和应力分布规律以及金属流动情况。将有限元模拟结果与实验结果进行对比,两者基本吻合,模拟结果可供皮尔格冷轧成形工艺设计和实际生产进行参考。 展开更多
关键词 皮尔格冷轧 不锈钢钢管 边界条件 有限元模拟
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单机架减径率对无缝钢管周向壁厚影响的研究 被引量:9
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作者 陈今良 白磊 +1 位作者 王军 王海波 《钢管》 CAS 2015年第1期33-37,共5页
在热轧无缝钢管的微张力减径工艺中,一般不会引发"内六方"缺陷,但是厚壁管在微张力减径时容易产生周向壁厚不均的质量缺陷。通过利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件动态模拟不同机架的应力应变状态可以发现,采用微张力减径时,钢管... 在热轧无缝钢管的微张力减径工艺中,一般不会引发"内六方"缺陷,但是厚壁管在微张力减径时容易产生周向壁厚不均的质量缺陷。通过利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件动态模拟不同机架的应力应变状态可以发现,采用微张力减径时,钢管的周向壁厚存在差异。在总减径率不变的前提下,降低单机架减径率,可以改善热轧无缝钢管的周向壁厚不均缺陷。 展开更多
关键词 无缝钢管 微张力减径 减径率 周向壁厚差异 数值模拟
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