.1516 北京科技大学学报 第35卷 对仿真结果采取同样的测量，壁厚分布的对比如图 应变 6.851e-01 6.图6显示仿真结果壁厚变化与试验相似.与试 6.166e01 验相比，仿真的壁厚变化趋势更有规律.定义误差 5.481e01 e=t-tol/to,t1为仿真壁厚，to是试验壁厚，则 4.795c-01 4.110e01 最大误差不到5%，这说明仿真效果较理想 3.425e01 2.740e01 2.055e-01 1.370e-01 6.851e02 0.000e+00 图7轧制过程中的应变变化 Fig.7 Strain change in hot rolling 图5成品管横断面形状的仿真与试验结果对比 温度/C Fig.5 Cross section shape contrast between simulation and 9.764e+02 test 9.440e+02T 9.116e+02 21.0 8.792e+02- 一·一仿真结果 8.468e+02_ 测试结果 20.5 8.144e+02- 7.820e+02 目20.0 7.496e+02. 7.172e+02 6.848e+02 19.5 6.524e+02. 19.0 18.5 0306090120150180210240270300330355 测量位置/() 图8轧制过程中的温度变化 Fig.8 Temperature change in hot rolling 图6仿真与测试结果壁厚变化规律对比 Fig.6 Contrast of wall thickness variation between simula- 轧制前的初始温度，表明内表面由于塑性功转换的 tion and industry test 热量大于传热带去的热量 2.4摩擦力的分布 2.2应变分布 根据轧制理论，钢管接触表面可分为前滑区和 钢管轧制过程中的应变变化如图7所示.等效 后滑区，分别对应孔型顶部和辊缝区域.轧制接触 应变在轴向、周向和径向分布都是不均匀的.随着 区的摩擦力分布如图9所示.假定沿轧制方向为负， 轧制过程的进行，等效应变渐渐增大，并且内表面 孔型顶部的摩擦力较大，为1979N,说明钢管靠近 等效应变比外表面大，说明钢管内表面的金属流动 孔型顶部的金属受到的摩擦力为正值，形成附加轴 性强于外表面. 向压应力，使壁厚呈增厚趋势.辊缝位置摩擦力为 2.3温度分布 负，最大为-1761N.说明钢管靠近辊缝的金属受到 图8为轧制过程中钢管温度分布的剖面图.从 的摩擦力为负值，形成附加轴向拉应力，使壁厚呈 钢管轴向看，尽管钢管外表面与轧辊间存在摩擦生 减薄趋势 热，但是钢管表面沿轴向的温度变化仍然是下降的， 说明钢管外表面的温度受摩擦热的影响很小.此 3横向壁厚不均成因分析 外，轧制区的温度梯度很大，说明钢管与轧辊的接 3.1横向壁厚不均的形成过程 触传热带走了钢管表面的大部分热量，可见轧制区 1~8道次出口处钢管横截面如图10所示.自 的接触传热在决定钢管外表面的温度分布中起主要 从第一道次开始钢管就出现了明显塑性变形.在第 作用：钢管内表面温度明显高于外表面，甚至高于 1~第4道次中内表面形状呈正反三角形交替变化.· 1516 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 对仿真结果采取同样的测量，壁厚分布的对比如图 6. 图 6 显示仿真结果壁厚变化与试验相似. 与试 验相比，仿真的壁厚变化趋势更有规律. 定义误差 e = |t1 − t0| /t0，t1 为仿真壁厚，t0 是试验壁厚，则 最大误差不到 5%，这说明仿真效果较理想. 图 5 成品管横断面形状的仿真与试验结果对比 Fig.5 Cross section shape contrast between simulation and test 图 6 仿真与测试结果壁厚变化规律对比 Fig.6 Contrast of wall thickness variation between simula￾tion and industry test 2.2 应变分布 钢管轧制过程中的应变变化如图 7 所示. 等效 应变在轴向、周向和径向分布都是不均匀的. 随着 轧制过程的进行，等效应变渐渐增大，并且内表面 等效应变比外表面大，说明钢管内表面的金属流动 性强于外表面. 2.3 温度分布 图 8 为轧制过程中钢管温度分布的剖面图. 从 钢管轴向看，尽管钢管外表面与轧辊间存在摩擦生 热，但是钢管表面沿轴向的温度变化仍然是下降的， 说明钢管外表面的温度受摩擦热的影响很小. 此 外，轧制区的温度梯度很大，说明钢管与轧辊的接 触传热带走了钢管表面的大部分热量，可见轧制区 的接触传热在决定钢管外表面的温度分布中起主要 作用；钢管内表面温度明显高于外表面，甚至高于 图 7 轧制过程中的应变变化 Fig.7 Strain change in hot rolling 图 8 轧制过程中的温度变化 Fig.8 Temperature change in hot rolling 轧制前的初始温度，表明内表面由于塑性功转换的 热量大于传热带去的热量. 2.4 摩擦力的分布 根据轧制理论，钢管接触表面可分为前滑区和 后滑区，分别对应孔型顶部和辊缝区域. 轧制接触 区的摩擦力分布如图 9 所示. 假定沿轧制方向为负， 孔型顶部的摩擦力较大，为 1979 N，说明钢管靠近 孔型顶部的金属受到的摩擦力为正值，形成附加轴 向压应力，使壁厚呈增厚趋势. 辊缝位置摩擦力为 负，最大为 –1761 N. 说明钢管靠近辊缝的金属受到 的摩擦力为负值，形成附加轴向拉应力，使壁厚呈 减薄趋势. 3 横向壁厚不均成因分析 3.1 横向壁厚不均的形成过程 1∼8 道次出口处钢管横截面如图 10 所示. 自 从第一道次开始钢管就出现了明显塑性变形. 在第 1∼ 第 4 道次中内表面形状呈正反三角形交替变化