增刊1 宋仁伯等：Accu-Rol轧管机热轧奥氏体无缝钢管的数值模拟与工艺参数优化 ·63· 中钢管所受的轧制力.随着轧件的继续咬入，观察 接触的塑性变形区，其值为403.4MPa.研究各单元 单元远离轧辊，所受的轧制力减小并趋于一定值. 的最大轧制力可知，在达到稳定轧制后钢管所受轧 其中，最大轧制力出现在轧管与芯棒、轧辊、导盘均 制力变化不大，在接近末端时轧制力逐渐减小. H126265 H126305 H12T405 H12835 H129466 H130605 H131766 H133006 图4典型单元位置 Fig.4 Position of the typical element 05LS-DYNA uer input Element No.A134655 D 130605G127405 B133005 E129455 H126305 0.4 c131755F128355 L125255 03 0.2 0.1 4 时间s 图5典型单元轧制过程轧制力变化图 Fig.5 Changes of rolling force of the typical element in the rolling process 现场的轧制力因为波动难以准确测量，由于电 3.3等效应力云图分析 机工作电流的变化规律与轧制力的变化规律是相同 钢管沿轧制方向的Von-Mises等效应力如图 的，故现场一般采取测量电机的工作电流来取代测 7所示.在轧件变形区域，开始咬入时轧件首先 量现场轧制力.图6为轧制过程工作电流变化曲 和轧辊接触.随着轧辊的咬入，轧件进入轧制段， 线，可以看出在轧制初期随着钢管的咬入，电流急剧 在轧辊的喉颈部位受到导盘作用，此时轧管在轧 增大；轧制进入稳定阶段，电流波动不大，保持稳定 辊、芯棒及导盘的共同作用下壁厚减薄，在径向 状态；随着钢管的末端进入变形区，工作电流逐渐减 上受到压缩应力，轧机组孔型开口部分的材料则 小.工作电流的变化与模拟所得的轧制力变化规律 受到拉应力作用而延伸.从图中可以看出在轧制 是一致的 中的轧件处于较强的二向压应力状态、一向拉应 力状态.轧件通过孔喉后，由于轧件的塑性变形 4000 降低，应力略有减小，最大等效应力也出现在轧 管与芯棒、轧辊及导盘均接触的塑性变形区，其 3000 值为231.8MPa. 2000 3.4等效应变云图分析 轧制过程中的等效应变分布见图8.轧制时 1000 轧管与轧件最先接触，轧管左右发生压扁变形， 而后与导盘接触.在轧制时，钢管边旋转边前进， 0000 0002 00-04 00-06 00.08 时间s 金属受到多次压下变形.上下导盘对变形金属的 图6轧制过程工作电流变化图 横向限制，使钢管截面保持一定的椭圆形状，芯 Fig.6 Change of working current in the rolling process 棒对轧件具有正压力作用，配合轧辊对金属产生增刊 1 宋仁伯等: Accu--Roll 轧管机热轧奥氏体无缝钢管的数值模拟与工艺参数优化 中钢管所受的轧制力． 随着轧件的继续咬入，观察 单元远离轧辊，所受的轧制力减小并趋于一定值． 其中，最大轧制力出现在轧管与芯棒、轧辊、导盘均 接触的塑性变形区，其值为 403. 4 MPa． 研究各单元 的最大轧制力可知，在达到稳定轧制后钢管所受轧 制力变化不大，在接近末端时轧制力逐渐减小． 图 4 典型单元位置 Fig． 4 Position of the typical element 图 5 典型单元轧制过程轧制力变化图 Fig． 5 Changes of rolling force of the typical element in the rolling process 图 6 轧制过程工作电流变化图 Fig． 6 Change of working current in the rolling process 现场的轧制力因为波动难以准确测量，由于电 机工作电流的变化规律与轧制力的变化规律是相同 的，故现场一般采取测量电机的工作电流来取代测 量现场轧制力． 图 6 为轧制过程工作电流变化曲 线，可以看出在轧制初期随着钢管的咬入，电流急剧 增大; 轧制进入稳定阶段，电流波动不大，保持稳定 状态; 随着钢管的末端进入变形区，工作电流逐渐减 小． 工作电流的变化与模拟所得的轧制力变化规律 是一致的． 3. 3 等效应力云图分析 钢管沿轧制方向的 Von-Mises 等效应力如图 7 所示． 在轧件变形区 域，开始咬入时轧件首先 和轧辊接触． 随着轧辊的咬入，轧件进入轧制段， 在轧辊的喉颈部位受到导盘作用，此时轧管在轧 辊、芯棒及导盘的共同作用下壁厚减薄，在径向 上受到压缩应力，轧机组孔型开口部分的材料则 受到拉应力作用而延伸． 从图中可以看出在轧制 中的轧件处于较强的二向压应力状态、一向拉应 力状态． 轧件通过孔喉后，由于轧件的塑性变形 降低，应力略有减小，最大等效应力也出现在轧 管与芯棒、轧辊及导盘均接触的塑性变形区，其 值为 231. 8 MPa． 3. 4 等效应变云图分析 轧制过程中的等效应变分布见图 8． 轧制时 轧管与轧件最先接触，轧管左右发生压扁变形， 而后与导盘接触． 在轧制时，钢管边旋转边前进， 金属受到多次压下变形． 上下导盘对变形金属的 横向限制，使钢管截面保持一定的椭圆形状，芯 棒对轧件具有正压力作用，配合轧辊对金属产生 ·63·