304不锈钢无缝管轧制变形过程研究

一个世纪以来,许多学者已经对304不锈钢无缝管轧制过程的三个主要变形阶段:穿孔、连轧和定(减)径进行了大量的研究,并取得了一定的成果。

管坯穿孔是热轧304不锈钢无缝管生产工艺流程中的第一道变形工序,也是最重要的变形工序。从1885年曼内斯曼兄弟发明斜轧穿孔工艺算起,斜轧穿孔工艺已经经过了一百多年的发展。一百多年来,相关人员对其进行了大量的研究,先后经历了理论研究、实验模拟到有限元模拟几个阶段。随着计算机和有限元技术应用的日益成熟,现在有限元分析法已经被广泛用于斜轧穿孔过程的研究之中,和理论研究和实验模拟相比,其精度较高。穿孔三维孔型轧制自身所特有的复杂性,用传统的以表象为主的研究不可能彻底描述金属的流动规律、流动场的分布,因此,开展三维有限元分析,在理论上克服了各种工程算法的多方面假设问题,在理论上较为准确地解决了问题。国内许多学者也通过有限元方法对穿孔过程进行了研究,分析了穿孔过程金属流动的复杂现象,优化了穿孔工艺。

PQF轧管机问世以来,一些学者也进行了一定的研究。德国的Peter Thieven使用刚塑性有限元计算方法,对在PQFMPM连轧管机上的轧制过程进行了比较。对高延伸率的轧件进行了测试,发现传统的MPM连轧管机产生裂纹和缩径轧制缺陷的原因是辊缝处存在较大的纵向拉应力,而PQF连轧管机由于变形均匀,一般不会出现裂纹和缩径缺陷。国内一些学者针对PQF连轧过程进行了三维弹塑性大变形有限元分析,建立了相应的各种分析模型,模拟了变形过程与宽展、壁厚变化规律,提出了改善轧辊和芯棒磨损的方法。但是,用于工业生产的PQF连轧管机向世至今仅有十多年的时间,其技术正处在不断发展和完善之中,还需要进一步探索和解决一系列问题。由于技术、工艺和装备的创新性、先进性和复杂性,目前关于PQF轧管工艺的研究还不够充分。

和穿孔和连轧(温度较高、变形较大,属于钢管的粗轧阶段)相比,定径和减径温度较低、变形较小,属于钢管的精轧阶段。由于定径工艺比较简单,所以研究工作主要集中在减径工艺上,尤其是张力减径工艺。许志强、于辉、周伟鹏等开发了钢管减径过程三维刚塑性有限元程序,分析了钢管减径过程的变形规律。

以上对钢管轧制变形过程的研究,主要针对的是某一轧制工序,如穿孔、连轧或定(减)径,没有对钢管整个轧制过程的全面研究,也没有基于目前最先进的PQF工艺来研究钢管的整个轧制变形过程,而且绝大多数研究也没有考虑形变、相变的交互作用及其对微观组织演变的影响。所以基于PQF工艺对304不锈钢无缝管整个生产过程的轧制变形、冷却相变和微观组织演变规律进行全面、深入的研究显得非常必要和重要。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|不锈钢换热管

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