钢管斜轧延伸工艺参数的计算机诊断和优化

0I:10.13374/j.1ssn1001053x.1998.01.020 第20卷第1期 北京科技大学学报 Vol.20 No.1 1998年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.1998 钢管斜轧延伸工艺参数的计算机诊断和优化 薛利平1)鹿守理)何慎)钟倩霞2)李志强2》金明2) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京：1000832)怡金部钢铁研究总院，北京100080 摘要用计算机作为工具，用数值模拟的方法，分析了二辊式钢管斜轧延伸各工艺参数对金属变 形的影响，在此基础上，建立了保证轧制过程顺利进行的诊断判据，并以提高轧制效率、优化变形 为目标，建立了优化准则.最后，在微机上实现了整套系统. 关键词斜轧延伸：计算机模拟；诊断；优化 分类号TG335.71TP391.7 文献[1]曾利用流函数法对二辊式钢管斜轧延伸机AcCu-Ro轧制变形区进行了模拟计 算，本文是在文献[1]的基础上，研究诊断判据和优化准则的建立. 1 诊断判据的建立 要保证轧制的正常进行，在轧制过程中必须满足如下3个条件：(1)旋转条件，即轧制动 力矩大于轧制阻力矩；(2)前进条件，即轧制轴向前进力大于轴向阻力；(3)不发生塑性弯曲失 稳的条件，以防轧卡或轧皱 1.1旋转条件和前进条件 为了阐明旋转条件和前进条件，首先应建立轧制力矩和轴向力的计算模型，然后在此基 础上，建立旋转条件和前进条件的诊断判据， AcCu-Rol斜轧延伸机的主要变形工具有3个：轧辊、导盘和芯棒.因此，在计算中，应分 别考虑这3个工具对轧件的作用力与力矩， (1)轧辊力矩2.引 M=l/2·f·P.·d·sine.-l/2·P,·b,(D.+d)/D, 式中：f为轧辊与轧件间的摩擦因数；P为轧辊轧制力；d为管坯直径；D为轧辊直径；b,为轧 辊与轧件间的接触宽度；6，为轧辊摩擦力的方向角， 该式的前一部分是轧制力的摩擦力产生的旋转动力矩，后一部分是轧制压力产生的阻力 矩，如图1所示.式中各参数的确定方法如下. 接触宽度：未接触导盘时b,=·√D,+ D·d ·△r 接触导盘后b,= D·d VD+d △r+(传-1.0)· D,·d D,+d 1997-10-12收搞 薛利平男，24岁，博士鹿守理男，64岁，教授，博导 ◆国家自然科学基金资助课题(No.59475060)

第 卷 年 第 期 月 北 京 科 技 大 学 学 报 钢管斜轧延伸工 艺参数的计算机诊断和优化 薛利 平 ’ 鹿守理 何 慎 钟倩 霞 李志 强 金 明 北京科技大学材料科学 与工 程学 院 ， 北京 冶 金 部钢铁研究总院 ， 北京 摘要 用 计算机作 为工具 ， 用 数值模拟 的方法 ， 分析 了二辊 式 钢 管斜 轧延伸各工 艺参数对金属 变 形 的影 响 在 此基础上 ， 建立 了保证轧制过程顺利进行 的诊 断判 据 ， 并 以提高轧制效率 、 优化变形 为 目标 ， 建立 了优化准则 最后 ， 在微机上 实现 了整套系统 关健词 斜轧延伸 计算机模拟 诊断 优化 分类号 文 献 【 曾利 用 流 函数法 对二 辊式 钢管斜 轧延 伸机 一 轧制变形 区 进行 了模拟计 算 ， 本文是 在 文献 【 的基 础 上 ， 研究诊断判 据和优化 准则 的建立 诊断判据的建立 要 保证 轧制 的正 常进 行 ， 在 轧制过 程 中必 须 满足 如 下 个 条件 旋转条件 ， 即轧制动 力矩 大 于 轧制 阻 力矩 前进条件 ， 即轧制轴 向前 进力大 于 轴 向阻力 不 发 生 塑性 弯曲失 稳 的条 件 ， 以 防轧卡 或轧皱 旋转条件和前进条件 为 了 阐 明旋 转 条件 和 前 进 条件 ， 首 先应建 立 轧 制 力 矩 和 轴 向力 的计算模 型 ， 然 后 在此基 础上 ， 建 立旋转条件 和 前进条件 的诊 断判据 一 斜 轧 延 伸机 的 主要 变 形 工 具 有 个 轧 辊 、 导盘 和 芯 棒 因此 ， 在 计算 中 ， 应分 别考 虑这 个 工具 对轧件的作用力与力矩 轧辊力 矩 ， · ， 从 · 关 · · · 一 · · 式 中 为轧辊 与 轧件 间 的摩 擦 因数 为 轧 辊 轧 制力 为管坯 直径 为轧辊 直径 为轧 辊 与轧件 间 的接触宽度 为轧辊摩擦力 的方 向角 该式 的前一部分是 轧制力 的摩擦力产生 的旋转 动力矩 ， 后 一 部分是 轧制压力产生 的阻力 矩 ， 如 图 所示 式 中各参数 的确定方法 如 下 接触 宽度 未接触 导盘 时 「 言 · 接触 导盘后 · △ 雪一 ， · 一 一 收稿 薛利平 男 ， 岁 ， 博士 鹿守理 男 ， 岁 ， 教授 ， 博导 国家 自然科学基金 资助课题 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1998．01．020

Vol.20 No.I 薛利平等：钢管斜轧延伸工艺参数的计算机诊断和优化 ·89· 单位压力：P=(2-(b,/d)0 (2)导盘力矩2引，与轧辊力矩一样，导盘力矩也 轧辊 心棒 分为两部分，但这两部分皆为阻力矩，故都为负值 (如图1). M=-l/2·6·Pa·d·sinea-l/2·Pa·e, 式中：∫：为导盘与轧件间的摩擦因数；P,为导盘力； 日，为导盘摩擦力的方向角， 导盘力的计算至今没有一个合适的公式，根据 轧件 导盘 资料和现场实际，导盘力是较小的，正常情况下不超 过轧制力的1/4，其比值在0.1~0.25之间.在计算 图1轧制力矩的确定 中，我们根据现场的测定值，相应地取一个系数，通过轧辊轧制力来计算导盘力.导盘与轧件 的接触面弧长，认为轧件一接触导盘即充满整个导盘， (3)芯棒力矩2刃芯棒对轧件的作用力矩为阻力矩，故其值为负值，即 M=-l/2·f6·P。·D·sin8b, 式中：f为轧件与芯棒间的摩擦因数；P为轧件对芯棒的作用力；日，为芯棒摩擦力的方向角. 在计算中，认为轧件对芯棒作用力(P)等于相应点的轧件对轧辊的作用力(P) (4)轴向力的计算模型在限动芯棒、主动导盘的情况下，轴向力主要包括轧辊轴向曳人摩 擦力T主动导盘曳入力T、芯棒轴向摩擦阻力T,和轧辊轴向阻力T,4个部分.各力的计算 公式为：TR=P,·f·cos0:Ta=Pa·f后·cos8T=P。·人·cos0。:T,=P,·sia1,式中a,为轧 辊辊面角. (5)摩擦力方向角的确定.在前面的旋转力矩和轴向力的计算中，都涉及到了摩擦力的方 向角的计算.根据推导，各摩擦力的方向角计算如下： 1-7m 1t (1-7 tga·cos3·(1-no) tg0a= ga·tg即·n 4-1 式中：α为送进角；B为辗轧角；n,为轧件与轧辊间的轴向滑移系数；n,为轧件与轧辊间的切向 滑移系数；n为轧件与芯棒间的切向滑移系数：U,为芯棒限动速度；U为轧件前进速度；V,为 导盘轴向线速度 (6)旋转条件和前进条件的判据. 若要满足旋转条件，应有：M,+M+M≥0： 若要满足前进条件，应有：TR+T≥T+T 以上公式中所涉及的D,等参数，沿变形区是变化的，若是简单地求平均数，计算误差会 相当大，甚至会得出错误的结果.为了提高计算精度，使计算更具科学性和可比性，我们把变 形区以△z为宽度分成小区间，分别计算各小区间内相对应的各参数，然后用求和的办法来进 行计算，这样计算可以跟踪从咬人到建立稳定轧制的全进程，使分析更加全面. 1.2不发生塑性弯曲失稳的条件 (1)塑性弯曲失稳的分析. 根据斜轧钢管螺旋运动的本质，取一个△：宽度的螺旋剖面为研究对象，并近似看成一个

薛利 平等 钢管斜轧延伸工 艺参数的计算机诊断和 优化 单位 压 力 一 「 内 导盘 力 矩 ’〕 与 轧 辊 力 矩 一样 ， 导盘力 矩 也 分 为 两 部 分 ， 但 这 两 部 分 皆 为 阻 力 矩 ， 故 都 为 负 值 如 图 风 一 · 儿 · 几 · · 一 · 凡 · ， 式 中 为 导盘 与 轧 件 间 的 摩 擦 因数 尸 为 导盘 力 氏为 导盘摩擦力 的方 向角 导盘 力 的 计算 至 今没 有 一 个 合 适的公 式 根 据 资料 和 现 场 实 际 ， 导盘力是 较小 的 ， 正 常情 况下 不 超 过 轧 制 力 的 ， 其 比值 在 一 之 间 在 计 算 二亡 矗 图 轧制力矩的确定 中 ， 我 们根 据现 场的测定值 ， 相 应 地 取 一 个系数 ， 通 过 轧辊 轧 制力来计算 导盘力 导盘 与轧件 的接 触面 弧 长 ， 认 为轧件 一接触导盘 即充满整个 导盘 芯棒力 矩， ’ 芯棒 对轧件 的作用力矩 为阻力矩 ， 故其值 为 负值 ， 即 风 一 · 人 · 凡 · · ， 式 中 为 轧件 与芯棒 间的摩擦 因数 尸 、为轧件对芯棒 的作 用 力 氏为芯棒摩擦 力 的方 向角 在计算 中 ， 认 为轧件 对芯棒作用力 凡 等于 相 应点 的轧件 对轧辊 的作用力 轴 向力 的计算模型 在 限动芯棒 、 主动导盘 的情况 下 ， 轴 向力 主要 包括 轧辊 轴 向曳人 摩 擦 力 瓜 、 主动 导盘 曳人力 兀 、 芯棒轴 向摩擦 阻力 和 轧 辊 轴 向阻力 个 部分 各力 的计算 公式为 瓜 · 关 · 兀 二 几 · 儿 · 兀 一 凡 · 人 · 不一 · 、 ， 式 中 为轧 辊 辊 面 角 摩擦力方 向角 的确 定 在前面 的旋转力 矩 和 轴 向力 的计算 中 ， 都涉及 到 了摩擦 力 的方 向角 的计算 根据推导 ， 各摩擦力 的方 向角计算 如下 一 叮 · 明 · 一 冲。 粉 了叭 八 ‘ 吸二丁 一 ， ’ 唱“ 哪 · 乳 叮 一 粉劝 伏 下一一一一一下一一 ’ ，二 一一一下 一 、一 · “ 口 瓮 一 ‘ 式 中 为 送进 角 声为辗 轧角 为轧件 与轧 辊 间 的轴 向滑 移 系数 叭为 轧 件 与轧 辊 间 的切 向 滑移 系数 。 为轧件 与芯棒 间的切 向滑移系数 认为芯棒 限动速度 叭为 轧件前进 速度 叭为 导盘轴 向线速度 旋转条件 和前进条件 的判 据 若要 满足 旋转条件 ， 应有 城 城 从 全 若要 满足 前 进条件 ， 应有 几 之 兀 界 以 上 公 式 中所 涉及 的 ， 等参数 ， 沿 变形 区 是 变 化 的 ， 若是 简单地 求 平 均数 ， 计算误差 会 相 当大 ， 甚 至 会得 出错 误 的结果 为 了提 高计算精度 ， 使计 算 更 具 科 学 性 和 可 比性 ， 我们 把变 形 区 以 △ 为 宽度 分成 小 区 间 ， 分 别计算各小 区 间 内相 对应 的各 参数 ， 然 后 用求 和 的办法来 进 行计算 这 样 计算 可 以 跟 踪从 咬人到建立稳定轧 制 的全 进程 ， 使分 析更加全 面 不发 生塑 性弯曲失稳的条件 塑性 弯曲失 稳 的分析 根 据斜 轧 钢 管螺 旋 运 动 的本 质 ， 取 一 个△ 宽度 的螺 旋 剖 面 为研 究 对象 ， 并 近似看 成 一 个

·90· 北京科技大学学报 1998年第1期 椭圆环，根据螺旋轧制变形特点，将】个螺旋斜剖面分 为4个小区，如图2所示. 根据塑性弯曲理论，对于所研究的金属环，出现塑 性失稳的情况是当所承受的载荷增加到一定值时，金 属环某个截面（或几个截面）所受到的弯矩达到金属环 的塑性极限弯矩，该截面的变形（转动）便不再受到限 制.这相当于在该截面上有一个铰链，将截面两侧的部 分联系起来，称为塑性铰.一旦金属环的某个截面出现 了塑性铰，该金属环就丧失了承载能力，而且出现塑性 铰的截面在没有外界约束的情况下，可任意变形.在现 场生产中，钢管表面出现轧皱等失稳现象，我们认为正 是金属环上的弯矩超过了金属环所能承受的塑性极限 弯矩，造成金属环的塑性弯曲失稳，从而导致轧人辊缝 图21个螺距的螺旋轧制变形 区剖面示意图 或表面轧皱等问题，解决问题的关键是金属环上弯矩 的计算. (2)塑性弯矩的计算 变形区中椭圆环的受力模型简化如图3所示.其中长、短半轴α，b可分别看作是轧辊距 和导盘距的一半，该系统是一个三次静不定系统解除多余约束可得基本静定系统，如图4 所示.应用莫尔定理分别计算3个自由项和9个系数，得： b 图3变形区受力的简化模型 图4受力简化模型的基本静定系统 P-导盘正压力；Px导盘摩擦力 X-》464:七=-忌 2π 4 2 4 23π2 水=0m2-8)·bA,-元aA,元-8元4 其中：△，=-P,ab/2-P,b+(π/4)P,b；△，=-Pa2-(π/4)Pa2-(r/2)Pab+Pab/2: △=Pa+(π/2)Pb-Pb. 则M()的表达式为： 当0≤0≤π/2时，M0)=Xbsin0+X,a(1-cos)-X

· · 北 京 科 技 大 学 椭 圆环 根 据螺旋轧制 变形 特 点 ， 将 个螺 旋斜 剖 面分 为 个小 区 ， 如 图 所示 根 据 塑性 弯曲理论 ， 对于所研究 的金 属 环 ， 出现 塑 性 失 稳 的情 况 是 当所承 受 的载荷 增 加 到 一定 值 时 ， 金 属 环某 个截 面 或几个截 面 所受到 的弯矩 达到金 属 环 的 塑 性 极 限 弯矩 ， 该截 面 的变 形 转 动 便 不 再 受 到 限 制 这相 当于 在 该截 面 上有 一 个铰链 ， 将截 面 两侧 的部 分联 系起来 ， 称 为 塑性 铰 一旦金 属 环 的某 个截 面 出现 了塑性 铰 ， 该金 属 环就丧失 了承载能力 ， 而 且 出现 塑性 铰 的截 面在 没有 外 界 约束 的情况 下 ， 可任意 变形 在 现 场生 产 中 ， 钢 管表 面 出现 轧皱等失 稳 现 象 ， 我们认 为正 是 金 属 环上 的弯矩 超过 了金 属 环所 能承 受 的塑性 极 限 弯矩 ， 造成 金 属 环 的塑性 弯曲失稳 ， 从而 导致 轧人 辊缝 或表 面 轧 皱等 问题 解 决 问题 的 关键是 金 属 环 上 弯矩 的计算 塑性弯矩 的计算 学 报 年 第 期 图 个螺距的螺旋轧制变形 区剖面示意图 变形 区 中椭 圆环 的受 力模型 简化如 图 所 示 其 中长 、 短半轴 ， 可分别看 作是 轧辊距 和 导盘距 的 一 半 该 系 统是 一 个 三 次静不 定 系 统 解 除 多 余 约束 可 得 基 本 静 定 系 统 ， 如 图 终 所示 应用莫尔定理 分别计算 个 自由项 和 个 系数 ， 得 图 变形 区受 力的简化模型 一 导盘正压力 二 导盘摩擦力 一 饭不 三子易 不丁 △ 饭不箭 下 △ 一 平二弋 二下△ 一 翩 一 恙 图 戈 受力简化模型的基本静定系统 典 △ 一 三 △ ， 兀 口 “ 兀口 △ 其 中 △， 一 ， 一 凡 ， 二 凡 ， △ 兀 凡 一 凡 · 则 的表 达式 为 当 ‘ ‘ 二 时 ， 戈 口 △ 一 ， 一 二 ， 一 二 凡 几 弋 一 一 戈

Vol.20 No.I 薛利平等：钢管斜轧延伸工艺参数的计算机诊断和优化 ·91· 当元/2≤日≤π时，M0)=Xbsine0+X,a(1-cos8)-X+P,acos8-P,b(1-sin). 经过计算，变形区中的弯矩分布趋势如图5所示. 可见，弯矩最大，或者说可能形成塑性铰的点，分别位于 第Ⅱ，I,V小区.Ⅲ小区首先达到塑性弯曲极限，但由 于导盘限制，不会任意变形，但当Ⅱ小区或V小区也达 到塑性极限弯矩时，则造成失稳 (3)不发生塑性弯曲失稳的判据.金属环所能承受 的塑性极限弯矩M=(1/4)bh2o,式中：b为宽度；h为厚 8 度；σ，为屈服极限若要避免发生塑性失稳，则在第Ⅱ，V 图5变形区中弯矩分布趋势图 小区，应满足：M(θ)≤M 2 优化准则的建立和优化方法的确定 优化准则主要来源于理论分析和专家经验，包括现场工作经验和领域专家经验 2.1优化准则 (1)几何学准则. 1)轧辊曲线（即斜轧特征线）应分为4~5段： 2)均整段应基本平行于轧制线，以保证对钢管进行规圆； 3)各段的工作锥角由人口到出口应该由大到小，由正变负，以满足各段不同的分工需要； 4)规圆段应有一个小的反锥，以保证管子顺利抛出； 5)以一个合适的椭圆度为出发点，调整轧辊距和导盘距； ⑥)导盘的位置由孔型封闭性和椭圆度的要求来决定，目的是使导盘封闭性最好的部分处 于轧制线上对封闭性要求最高的位置； 7)导盘位置还应保证导盘速度最有利于轧件的变形和运动； 8)理论和实际减径量、减壁量的合理分配也是应考虑的方面， (2)运动学准则 1)轧辊的纵向速度由人口到出口应逐渐增大； 2)轧件的局部角速度由人口到出口应保持不变或逐渐增加； 3)导盘的纵向速度应大于轧件的纵向速度； 4)导盘速度的设定应尽量增大曳人力并减小切向阻力，即有一最佳速度； 5)芯棒限动速度应使芯棒摩擦力有利于金属变形. (3)动力学准则 1)满足轧件的旋转条件； 2)满足轧件的前进条件； 3)满足不发生塑性弯曲失稳的条件. 2.2优化方法 钢管斜轧过程中，工艺参数和影响因素多，各工艺参数之间相互影响，给优化的具体实现 带来了困难.我们在优化的实现过程中，把握住了这样一条原则：即先确定主要工艺参数，或 先确定对其它工艺参数影响相对较小的参数，然后再确定次要参数.在优化方法上，采用反复

薛利平等 钢管斜轧延 伸工 艺参数 的计算机诊 断和优化 当二 二 时 ， 戈 弋 一 一 戈 只 一 凡 经过计算 ， 变 形 区 中的弯矩分布趋 势如 图 所示 可 见 ， 弯矩最 大 ， 或 者说 可 能形 成 塑性 铰 的点 ， 分别 位 于 第 ， ， 小 区 小 区 首 先 达 到 塑 性 弯 曲极 限 ， 但 由 于 导盘 限制 ， 不 会任意 变形 ， 但 当 小 区或 小 区也 达 芝 到 塑性极 限弯矩 时 ， 则造成失稳 不 发 生 塑 性 弯 曲失 稳 的判 据 金 属 环所 能 承 受 的塑性极 限弯矩 从 ， 式 中 为宽度 为厚 度 为屈 服 极 限 若要 避 免 发生 塑性 失稳 ， 则在 第 ， 小 区 ， 应满足 ‘ 城 图 变形 区 中奄矩分布趋势图 优化准则 的建立和优化方法的确定 优化 准则主要来源 于理论分析和 专家经验 ， 包括 现场工作经验 和领域 专家经验 优化 准则 几何学 准则 轧辊 曲线 即斜 轧特征线 应分为 一 段 均整 段应基本平行 于轧制线 ， 以保证对钢 管进行规 圆 各段 的工作锥 角 由人 口 到 出 口 应该 由大到小 ， 由正 变负 ， 以满足各段 不 同的分工需 要 规圆段应有 一个小 的反锥 ， 以保证管子顺利抛 出 以 一个合适 的椭 圆度为 出发点 ， 调整 轧辊距和 导盘距 导盘 的位置 由孔 型封 闭性和椭 圆度 的要 求来决定 ， 目的是 使导盘封 闭性 最好 的部分处 于 轧制 线上 对封 闭性要 求最 高的位置 导盘位置 还应保证 导盘速度最有利 于 轧件 的变形 和运 动 理 论和 实 际减径量 、 减壁量 的合理分 配也是 应考虑 的方面 运 动 学 准则 轧辊 的纵 向速度 由人 口 到 出 口 应逐渐增大 轧件 的局 部角速度 由人 口 到 出 口 应保持不 变或逐渐增加 导盘 的纵 向速度应大于 轧件 的纵 向速度 导盘速 度 的设定应尽量 增大 曳人力并 减小 切 向阻力 ， 即有 一 最佳 速度 芯棒 限 动 速度应使芯棒摩擦力有利 于 金 属变形 动力 学 准则 满足 轧件 的旋转条件 满足 轧件 的前 进条件 满足 不 发 生 塑性 弯曲失稳 的条件 优化 方 法 钢管斜 轧过 程 中 ， 工 艺参数和影 响 因素多 ， 各工 艺参数之 间相 互 影 响 ， 给优化 的具 体实现 带来 了 困难 我 们在 优 化 的实 现 过 程 中 ， 把握 住 了这 样 一 条 原 则 即先 确 定 主要 工 艺 参数 ， 或 先确定 对其它 工 艺参数影 响相 对较小 的参数 ， 然后 再确 定 次要 参数 在 优化方 法 上 ， 采用 反 复

·92· 北京科技大学学报 1998年第1期 计算，逐步通近的方法，直到找到最佳结果为止.实践证明，这一原则和优化方法是可行的， 具体实现过程如下：根据轧件规格及变形要求，确定轧辊辊型设计中根据变形区及速度 分布，确定送进角α中根据导盘封闭性及变形区特点，确定导盘位置◆根据导盘曳入力与切 向阻力的最佳匹配，确定导盘转速中根据轧制规格及速度，确定芯棒限速等， 3系统实现 用VB3.0在Windows3.2环境下实现了整套模拟，诊断和优化系统.该系统可以实现参 数输人，变形区模拟、工具速度模拟，斜轧特征线模拟、轧制力及力矩的计算，轧制过程诊断及 工艺参数优化等功能，具有界面友好、操作简单，实用性强等特点. 4结论 (I)计算了轧制进程中的轧制力矩和轧制力，实现了前进条件和旋转条件的诊断计算； (2)分析了螺旋变形特点，提出了不发生塑性弯曲失稳的判据，并分析了一个螺旋剖面 中弯矩的分布特点； (3)以提高轧制效率、优化金属变形为目标，给出了优化判据； (4)在微机上初步实现了变形模拟、工艺参数的诊断和优化等整套系统， 参考文献 1李志强.钢管斜轧延伸变形过程研究及计算机模拟：[博士论文]，北京：北京科技大学，1995 2李连诗.钢管塑性变形原理（上册）.北京：冶金工业出版社，1985.5 3采利柯夫著，轧钢机的力参数计算理论.戴周渊等译.北京：中国工业出版社，1965.3 4余同希，章亮炽.塑性弯曲理论及其应用.北京：科学出版社，1987 ,刘建中.Accu-Rol轧管机轧卡试样的分析和变形机理探讨：[硕士论文].北京：北京科技大学，1993 Computer Diagnosis and Optimization of Rolling Parameters during the Cross-Rolling Elongation Process Xue Liping Lu Shouli He Shen Zhong Qianxia Li Zhiqiang)Jin Ming2 1)Material Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083 China 2)Central Iron Steel Research Institute,Beijing 100080 ABSTRACT Based on the simulation of the influence of the two-roll cross-rolling elonga- tion parameters on metal flow,the diagnosis rules which to ensure the rolling process to be carried out successfully are set up.And the optimization rules are also set up in order to improve the rolling productivity and to optimize the metal flow.The diagnosis and opti. mization system has been implemented on personal computer. KEY WORDS cross-rolling elongation process;computer simulation;diagnosis;optimization

· 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 计算 ， 逐 步 逼 近 的方法 ， 直 到 找到 最佳 结果 为止 实践证 明 ， 这 一 原则 和 优化方法是 可行 的 具 体 实现 过 程 如下 根 据轧 件规格 及 变 形 要 求 ， 确 定 轧 辊 辊 型 设 计峥根 据 变 形 区 及 速度 分布 ， 确 定 送 进 角 吟根 据 导盘 封 闭性 及 变 形 区 特 点 ， 确 定 导盘 位 置心 根 据 导盘 曳人 力 与切 向阻力 的最 佳 匹 配 ， 确 定 导盘转速吟根 据 轧 制规格及 速度 ， 确 定 芯棒 限速等 系统实现 用 在 环境下 实现 了整 套模 拟 、 诊 断和 优化 系 统 该 系 统可 以 实现参 数输人 、 变形 区模拟 、 工具速度模 拟 、 斜 轧特 征 线模 拟 、 轧 制力 及 力 矩 的计算 、 轧制 过程诊 断及 工艺参数优化等功 能 ， 具有界 面友 好 、 操作 简单 、 实用 性 强 等特 点 结论 计算 了 轧制进程 中的轧制力矩 和 轧制力 ， 实现 了前进条件 和旋 转 条件 的诊 断计算 分 析 了螺 旋变形 特 点 ， 提 出 了不 发 生 塑性 弯 曲失稳 的判 据 ， 并 分 析 了一 个螺旋 剖 面 中弯矩 的分布特点 以 提 高轧制效率 、 优化金 属变形 为 目标 ， 给 出 了优化判 据 在微机上 初 步实现 了变形模拟 、 工艺参数 的诊 断和优化等整套系 统 参 考 文 献 李志 强 钢管斜轧延 伸变形过程研究及计算机模拟 博士 论文 北京 北京科技大学 ， 李连诗 钢管塑性变形原理 上册 北京 冶金工 业 出版社 ， 采利柯夫著 轧钢机的力参数计算理论 戴周 渊等译 北京 中国工 业 出版社 ， 余同希 ， 章亮 炽 塑性 弯 曲理论及其应用 北京 科学 出版社 ， 刘建 中 一 轧管机轧卡 试样 的分析和 变形 机理探讨 硕士 论文 北京 北京科技大学 ， 一 坤 ’ 血 从 ， 价 肠 。 ’ 助 万 ， 石 及 、 ， 。 械 ， ， 飞 ， 为 几 斌 ， 一 ， 币 而 一 而