無(wú)縫鋼管連軋過(guò)程數(shù)值模擬及參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)簡(jiǎn)稱MPM（Multi-Stand Pipe Mill）。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，需要更多高品質(zhì)的無(wú)縫鋼管來(lái)滿足各種生產(chǎn)要求，連軋工藝是無(wú)縫鋼管加工流程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。MPM的軋輥孔型參數(shù)的優(yōu)劣影響無(wú)縫鋼管產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。選取連軋機(jī)的工藝參數(shù)組合，為MPM連軋機(jī)性能發(fā)揮到最佳狀態(tài)創(chuàng)造條件和提高鋼管的質(zhì)量，具有十分重要的意義。本文以某鋼鐵集團(tuán)下某鋼管廠的限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)為研究對(duì)象，采用理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法研究連軋管形成過(guò)

2、程的影響，為連軋過(guò)程數(shù)值模擬和參數(shù)優(yōu)化提供可靠的數(shù)據(jù)支持。
　　以現(xiàn)場(chǎng)的連軋管機(jī)為實(shí)驗(yàn)設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的毛管為實(shí)驗(yàn)材料，實(shí)驗(yàn)得到各機(jī)架的軋制力在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；研究無(wú)縫鋼管連軋理論，計(jì)算出單個(gè)孔型參數(shù)的不同水平值對(duì)應(yīng)的軋制力理論解析值，并繪制各水平值對(duì)軋制力的影響曲線。
　　建立實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)MPM參數(shù)的三維模型和有限元模型，對(duì)幾何模型加載各種對(duì)應(yīng)的邊界條件，運(yùn)算完成后，比較模擬軋制力結(jié)果和實(shí)驗(yàn)軋制力結(jié)果之間的誤差（最大誤差為23.67

3、％），比較首機(jī)架單個(gè)孔型參數(shù)變化時(shí)的軋制力模擬值和理論值之間的誤差（誤差在22.9%以內(nèi)），驗(yàn)證了數(shù)值模擬模型的可行性、合理性。
　　采用正交模擬試驗(yàn)優(yōu)化方法，以提高鋼管尺寸精度為主要優(yōu)化目標(biāo)，以降低軋制力和軋制力矩為輔助目標(biāo)，確立了5個(gè)因素：脫離角、脫離弧半徑比、過(guò)渡圓角半徑、偏心距、軋輥與軋件間的摩擦系數(shù)，每個(gè)因素確定4個(gè)水平，確定L16(45)正交模擬試驗(yàn)表，根據(jù)正交表進(jìn)行模擬試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到這5個(gè)因素分別對(duì)