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地质钻探管用Φ75管坯轧制模拟仿真研究

作　者: 陈瀚
导　师: 张迎晖
学　校: 江西理工大学
专　业: 材料工程
关键词: 管坯热轧模拟共轭孔型调整孔型共用性宽展规律
分类号: TG335.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

为增强国内能源资源的保障能力，需加强地质勘查工作。钻杆作为钻探工作的易耗品，随着地质钻探工作的加强，有着广阔的应用市场。某钢铁公司立足这一点，正开展新型地质钻探管的研发工作。但其目前生产的DZ60钻杆仍不能自给管坯，外购管坯增加了生产成本。现该公司拟利用型钢分厂横列式轧机轧制DZ60钻杆管坯，现场试验不仅研发周期长，而且成本高。本课题基于此自主立项，利用有限元模拟仿真技术，调整优化延伸孔型系统，以达到在型钢车间利用共轭孔型系统轧制出满足YB/T5222-2004标准管坯的目的。本课题采用的方法是：结合原有型钢厂实际生产工艺，对该公司型钢厂用210mm×280mm×3000mm的45MnMoB连铸方坯轧制Φ75地质钻探管管坯的生产进行模拟分析，根据分析结果，调整优化孔型，模拟实验辊缝方案，得到Φ75管坯的辊缝方案；结合Φ75地质钻探管管坯轧制模型，对与其共用精轧孔型系统之80圆管坯轧制进行模拟，对模拟结果分析处理，与Φ75地质钻探管管坯模拟结果进行对比，提出孔型共用调整方案，分析变形规律，得出孔型共用定性规律，为生产提供理论指导。本文的主要结论有：（1）共轭孔型中侧壁斜度过大不利于稳定轧制，会导致轧件变形不均匀，产生侧弯现象。共轭孔型侧壁斜度的取值应主要考虑轧件的变形均匀性，不应为了便于修辊而取值过大。（2）通过试轧模拟得出所设计的精轧孔型系统可用于Φ75、80圆管坯的生产，即可实现Φ75、80圆管坯精轧孔型共用。现场生产Φ75圆管坯结果与模拟结果相吻合，验证了模拟模型的准确。（3）椭坯椭圆率随精轧孔型系统辊缝增加而增加，K1孔宽展随各组方案辊缝增加有个先减小后增加的变化规律。在已知低规格圆钢的辊缝方案时，与之共用精轧孔型系统大规格圆钢的精轧孔型系统辊缝值应相对于二圆钢直径差值适当增加，以补偿大椭圆率椭坯在其成品孔的宽展不足。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-18
  1.1 引言  9
  1.2 课题研究背景与意义  9
  1.3 管坯的生产工艺概述  9-12
    1.3.1 热轧型钢生产工艺  10-11
    1.3.2 型钢生产技术的发展趋势  11-12
  1.4 圆钢孔型共用性与孔型优化的研究现状与进展  12-15
    1.4.1 孔型共用性  12-14
    1.4.2 轧制规程优化设计现状及进展  14-15
    1.4.3 型钢孔型的优化设计  15
  1.5 有限元模拟技术的发展与在轧制技术中的应用  15-18
    1.5.1 有限元方法简介  15
    1.5.2 有限元模拟在轧制中的应用  15-17
    1.5.3 DEFORM-3D 软件简介  17-18
第二章本课题研究的内容和方案  18-20
  2.1 课题研究的主要内容  18
  2.2 课题研究方案  18-20
第三章有限元轧制模型的建立  20-31
  3.1 刚粘塑性有限元法的理论基础  20-23
    3.1.1 塑性力学的基本假设  20-21
    3.1.2 刚粘塑性有限元法的基本方程  21-22
    3.1.3 刚粘塑性材料的变分原理  22-23
  3.2 温度场的有限元法的理论基础  23-27
    3.2.1 热传导相关定律  24-25
    3.2.2 变形区内轧件温度计算  25
    3.2.3 温度场控制方程、初始条件和边界条件  25-27
  3.3 轧制模型的建立依据  27-30
    3.3.1 三维几何模型的建立  27-28
    3.3.2 网格划分  28-29
    3.3.3 摩擦模型的选择  29-30
    3.3.4 其它模拟参数的处理  30
  3.4 本章小结  30-31
第四章延伸轧制模拟与孔型调整  31-40
  4.1 延伸孔型系统三维轧制模型的建立  31
  4.2 模拟结果与分析  31-35
    4.2.1 轧制的稳定性  32-34
    4.2.2 轧件的变形  34
    4.2.3 轧制力和延伸情况分析  34-35
  4.3 孔型调整  35-37
  4.4 模拟验证  37-38
  4.5 本章小结  38-40
第五章精轧模拟与孔型共用性研究  40-52
  5.1 中间方坯的轧制模拟  40
  5.2 （？）75 圆管坯的试轧模拟与现场生产验证  40-43
  5.3 （？）75 圆管坯轧制模拟结果分析  43-47
    5.3.1 轧制力与延伸情况分析  44
    5.3.2 温度场的模拟结果与实测值比较  44-45
    5.3.3 等效应变率分析  45-47
    5.3.4 等效应变分析  47
  5.4 孔型共用性研究  47-50
    5.4.1 （？）80圆管坯的试轧模拟  47-49
    5.4.2 辊缝调整对 K1 孔宽展的影响  49-50
  5.5 本章小结  50-52
第六章结论  52-53
  6.1 结论  52
  6.2 展望  52-53
参考文献  53-56
致谢  56-57
个人简历、在学期间发表的学术论文和获奖情况  57

地质钻探管用Φ75管坯轧制模拟仿真研究

内容摘要

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