大型支承辊锻件锻造工艺与模拟技术研究

摘要

大型锻件作为大型成套设备的核心零件，在国民经济建设、国防装备发展和现代尖端科学技术重大装置的建设中，起着非常重要的作用。其生产能力、产品级别与性能质量水平已成为一个国家工业水平的标志。支承辊是轧钢生产设备的主要零部件，在不同规模的轧钢企业和各种规格的轧钢机上得到广泛使用。整体锻造支承辊是轧钢机的心脏型部件，工作状态的好坏直接关系到板材的表面质量和板形。支承辊锻件的特点是辊身尺寸大、重量大，是大型轴类锻件的代表。辊面承受巨大的应力，质量要求也高，制造难度就大。本文应用现代锻造理论对支承辊锻造工艺进行分析优化，以提高锻件质量。
　　 本文中的大型支承辊锻件的材料为45Cr4NiMoV钢。针对45Cr4NiMoV钢，本文中通过物理模拟实验测定了其流变应力曲线。论述了流变应力模型的发展历程，计算出了该钢材的热塑性变形的激活能，并利用模拟软件Deform-3D中的材料本构方程，建立45Cr4NiMoV钢的材料模型。为该材料在热变形领域的应用及大型支承辊的锻造工艺提供科学依据，并为进一步的研究该材料奠定基础。
　　 根据对WHF法锻造拔长工艺中的砧宽比和料宽比的控制、每趟压下率的安排和合理错砧等理论的分析结果，运用有限元软件Deform-3D对45Cr4NiMoV钢支承辊进行多次数值模拟，在模拟过程中，分析了不同的工艺参数对锻件内部应力应变的分布及消除内部缺陷的影响。通过模拟结果的对比，优化了大型支承辊锻件的锻造工艺。
　　 本文对45Cr4NiMoV特大型支承辊材料及其锻造工艺的研究结果，为下一步对大型锻件内部裂纹模拟的研究奠定了有利的基础。