跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.211.239.1) 您好!臺灣時間:2023/01/31 04:39
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:游宗翰
研究生(外文):Zong-san You
論文名稱:鋼胚熱軋之SizingPress側壓裁寬製程及後續平軋製程之有限元素分析
論文名稱(外文):FEM Analysis on the Sizing Press Process and the Subsequent Horizontal Rolling Process of Steel Slab
指導教授:敖仲寧敖仲寧引用關係
指導教授(外文):Jong-ning Aoh
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:機械工程所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:115
中文關鍵詞:側壓裁寬製程有限元素法輥軋縱向彎曲裂紋敏感性試驗
外文關鍵詞:camber phenomenonstrain induced crack opening testfinite element methodhot rollingSizing press
相關次數:
  • 被引用被引用:8
  • 點閱點閱:442
  • 評分評分:
  • 下載下載:85
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
在熱軋製程中鋼胚會經過數次的平軋來裁減的厚度以及邊軋來修整寬度。Sizing Press側壓裁寬製程是以鍛錘週期性的鎚打鋼胚來裁減寬度,改變了以往邊軋製程連續性的裁減的方式。由於鍛錘對鋼胚裁寬為週期性的進行,裁寬後鋼胚鋼胚呈現週期性的變形。由於Sizing Press製程裁減量比邊軋製程大,且容易調整裁減量,應用在熱軋製程上對於鋼胚尺寸可以有更多的選擇。
本研究運用有限元素軟體ABAQUS依照實際情形修正Sizing Press裁寬壓力機模型,比較元素分割對計算結果收斂性的影響,以及比較顯式積分和隱式積分計算結果差異。接下來建立Sizing Press後續多道次輥軋模型,探討鋼胚不同元素分割經過Sizing Press裁寬後再經過一道次平軋裁減計算結果收斂性。為了縮短計算時間,在模型中假設鋼胚在不同進給速度但在相同應變率的應力-應變行為下,探討模擬中增加鋼胚進給速度對計算時間的影響以及計算結果差異的範圍。
由於熱軋現場鋼胚加熱爐設置在熱軋線的側面,造成鋼胚開始裁減前在寬度方向有溫度梯度,經過Sizing Press裁寬後鋼胚出現縱向彎曲現象,再經過平軋後縱向彎曲現象會更嚴重,影響加工品質。因此以數值模擬的方式探討鋼胚寬度方向有溫度梯度情況下加工結果,並且尋找在這情況下修正縱向彎曲的方法。此外藉由裂紋敏感性試驗探討材料的成型極限。以找出最佳製程條件參數維持熱軋後鋼胚形狀與尺寸之穩定性。
In hot rolling process, the slab thickness gradually reduces by horizontal rolling and the slab width reduces by edge rolling . In contrast to the continuous width reduction during horizontal rolling with conventional vertical edge rollers, sizing press process uses dies to reduce slab width periodically, which results in a discontinuous deformation in the slab. Since the reduction capability of sizing press process can be much larger than edge rolling process, and the amount of reduction can be easily controlled, applying sizing press process to hot rolling provides a more flexible choice of the slab size.
In this study, the ABAQUS finite element model of sizing press is first revised to approach to the real situation. Different mesh sizes may affect the convergence of the results. Comparison between implicit and explicit model had also been studied. In order to achieve a more efficient computation with reasonable computation time, a model with identical material flow properties is simulated with various feeding speed, and then the effect of the feeding speed on the overall computation time and the error of the results was discussed.
Temperature gradient along the width of the slab can not be avoided due to the fact that the furnace in located beside the hot rolling line. With the presence of temperature gradient, camber phenomenon occurs on the slab after sizing press process. The elongated slab becomes arc-shaped. The camber phenomenon becomes more serious after the horizontal roll process. To overcome this problem, the ABAQUS FE-model in applied to simulate the sizing press process with existing temperature gradient, and technique can be proposed accordingly to reverse the camber phenomenon. The strain induced crack opening (SICO) test had also been carried out to obtain the metal forming limit. Better processing parameters can be proposed to according the results.
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 5
1-2-1 有限元素法在金屬塑性加工之相關研究 5
1-2-2 輥軋製程相關研究 6
1-2-3 Sizing Press側壓裁寬製程相關研究 7
1-3 研究動機與目的 9
第二章 塑性變形理論與軋延製程介紹 11
2-1 塑性加工 11
2-1-1 彈塑性變形行為 12
2-1-2 等效應力及等效應變 13
2-1-3 材料降伏準則之比較 14
2-2 有限元素基本理論 16
2-2-1 顯式積分法 17
2-2-2 隱式積分法 18
2-3 熱軋加工流程介紹 20
2-3-1 熱軋加工流程及Sizing Press裁寬流程 20
2-3-2 Sizing Press裁寬壓力機鍛錘幾何關係及運動軌跡 21
第三章 研究方法與實驗步驟 25
3-1 研究步驟 25
3-2 研究流程圖 27
3-3 Gleeble 1500動態模擬試驗機 28
3-4 Gleeble鍛粗試驗 30
3-5 鋼鐵熱延性與裂紋敏感性實驗 31
第四章 數值模擬軟體及模型 34
4-1 數值模擬軟體 34
4-2 熱軋加工模型 37
4-2-1 修改前Sizing Press裁寬壓力機模型架構 37
4-2-2 修改後之模型 40
4-2-3 SAE1016低碳鋼高溫應力應變曲線 44
4-2-4 Gleeble鍛粗試驗之有限元素模擬 45
第五章 結果討論 48
5-1 Sizing Press裁寬壓力機模型修改後對鋼胚裁減結果之影響 48
5-1-1 修改前後模型之比對 48
5-1-2 模型修改前後鋼胚裁寬模擬之後外形與等效塑性應變之比對 51
5-2 鋼胚元素分割大小對計算結果收斂性之影響 54
5-3 隱式積分及顯式積分計算結果之差異 60
5-4 鋼胚表面絕熱與非絕熱對Sizing Press裁寬結果之影響 67
5-5 Sizing Press模型的鋼胚進給速度對計算結果之影響 73
5-6 Sizing Press之後一號粗軋機平軋模擬結果之探討 78
5-6-1 鋼胚元素分割對Sizing Press之後一號粗軋機平軋結果之影響 78
5-6-2 Sizing Press之後鋼胚進給速度對一號粗軋機結果之影響 82
5-7 鋼胚寬度方向溫度梯度對裁減結果之影響 85
5-7-1 鋼胚寬度方向不同溫度梯度對Sizing Press裁減結果的影響 85
5-7-2 鋼胚寬度方向溫度梯度為0.0185℃/mm經過Sizing Press及一道次平軋裁減結果 92
5-7-3 鋼胚寬度方向有溫度梯度經過Sizing Press及粗軋機上輥輪不同傾斜角度裁減結
果 94
5-8 鋼胚經Sizing Press、一號粗軋機、二號粗軋機、二號邊軋機及三號邊軋機裁減結果 99
5-9 裂紋敏感性試驗 105
第六章 結論與未來研究方向 107
6-1 結論 108
6-2 未來研究方向 111
參考文獻 112
H. Nikaido , H. Abe , K. Fujiwara and M. Nihei, Development of slab sizing press for heavy width reduction in hot strip mills, Iron and Steel Engineer, 1990.
[2] T. Hira, K. Isobe, H. Abe, H. Nikaido, T. Fujitsu, S. Zuyama, Deformation of Slab under Heavy Reduction of Width by sizing Press, KAWASAKI STEEL TECHNICAL No. 22, May 1990.
[3] W. K. Chung, S. K. Choi, P. F. Thomson, Three Dimensional Simulation of the Edge Rolling Process by the Explicit Finite Element Method, Journal of Material Processing Technology, Vol. 38 pp.85-102, 1993.
[4] H. Grafe, W. Rohde, D. Rosenthal, Flexible hot strip production by use of a slab sizing press, Technical Report Rolling Mills.
[5] H. A. Muller, W. Rohde, Bevaviour of slabs under deformation in a sizing press with large width reduction, Technical Report Rolling Mills.
[6] M. Uemura, T. Komoda, H. Hatoko, N. Tazoe, K.I. Ide, H. Kobayashi, Development of Slab Width Sizing Press-Outline of Slab Sizing Press Equipment Operating Conditions, IHI Engineering Review, Vol. 24, No.3, 1991.
[7] H. Nikaido, T. Fujitsu, Y. Yoshimura, T. Hashimoto, M. Nihei, Hitachi’s Highly Reliable Slab Sizing Press, Hitachi’s Review, Vol.39, No.4, 1990.
[8] 吳博山, 周釋善, 鋼鐵材料手冊修訂版, 中國材料科學學會, 1998.
[9] O.C. Zienkiewicz, , E. Onate and J.C. Heinrich, Plastic flow in metal forming I: couple thermal behavior in extrusion, Application of Numerical Methods to Forming Processes, ASME, AMD, Vol. 28, pp. 107-120, 1978.
[10] C. Abbjit and M. Subrate, A Finite Element Analysis of Metal-Forming Problems with an Elastic-Viscoplastic Material Model, Int. J. for Num. Method in Eng., Vol20, pp1613-1628, 1984.
[11] I. Pillinger, P. Hartley, Sturgess, C.E,N. and Rowe, G.W., Finite-Element Odelling of Metal Flow in Three-Dimensional Forming, Int. J. for Num. Method In Eng., Vol25, pp87-97, 1988.
[12] S. H. Hsiang, S. L. Lin, Study of 3-D FEM Combined with the Slab Method for Shape Rolling, Journal of Material Processing Technology, Vol. 100 pp.74-79, 1998.
[13] 林宗翰, Ti-6Al-4V合金熱軋變形行為及顯微組織研究, 國立中正大學機械工程研究所碩士論文, 1998.
[14] 林哲偉, Ti-6Al-4V合金鍛粗製程模擬及顯微組織研究, 國立中正大學機械工程研究所碩士論文, 2000.
[15] K. Mori, K. Osakada, Simulation of Three –Dimensional Deformation in Rolling by The Finite Element Method, Int. J. Mech. Sci., Vol. 26, No. 9/10, pp.515-525, 1984.
[16] T. Iguchi, I. Yarita, 3-Dimensional Analysis of Flat Rolling by Rigid-plastic FEM Considering Sticking and Slipping Frictional Boundary, ISIJ International, Vol. 31, No. 6, pp.36-46, 1991.
[17] S. U. Xiong, J.M.C. Rodrihues, P.A.F. Martins, Three-dimensional simulation of flat rolling through a combined finite element-boundary element approach, Finite Elements in Analysisand Design, Vol. 32, pp.221-233, 1999.
[18] S. U. Xiong, X. H. Liu, G. D. Wang, Q. Zhang, A Three-Dimensional Finite Element Simulation of the Vertical-Horizontal Rolling Process in the Width Reduction of Slab, Journal of Material Processing Technology, Vol. 101, pp.146-151, 2000.
[19] Z. C. Lin and C. C. Shen, Three Dimensional Rolling Process Analysis with a Coupled Finite Element Model, Journal of the Chinese Society of Mechanical Engineers, Vol. 16, No. 3, pp.309-321, 1996.
[20] W. H. Zhou, X. L. Zang, F. S. Du, D. Z. Li, 3-D Thermo-Mechanical Coupled FE Simulation of Temperature Distribution during Hot Rolling of Strip, Journal of Iron And Steel Research, 2001.
[21] H. Yamaguchi, Y. Kusaba and T. Yamada, Improvement of Seam-Defects on Strip Edge of Stainless Steel, Sumitomo Metal Imdustries, Ltd. 1995.
[22] Internal report, PJ90008, China Steel Corporation, Kaohsiung, Taiwan, 2002.
[23] 苗潤濤, 1580mm熱軋機板胚大側壓新技術, 寶鋼技術, Vol.2, 1998.
[24]紀武興, SUS304不銹鋼熱軋製程鋼緣缺陷之模擬與分析, 國立中正大學機械工程研究所碩士論文, 2002.
[25] 高裕倫, 應用三維有限元素法於鋼緣熱軋缺陷生成之分析, 國立中正大學機械工程研究所碩士論文, 2003.
[26] 徐星杓, 鋼胚熱軋製程中的裁寬側壓過程分析, 國立中正大學機械工程研究所碩士論文, 2004.
[27] 官正邦, 運用有限元素法分析鋼胚熱軋之Sizing Press側壓裁寬製程, 國立中正大學機械工程研究所碩士論文, 2005.
[28] ABAQUS User’s Manual, Version 6.5
[29] 林志賢, 吳榮輝, 第一熱軋鋼帶工廠大軋邊機設備介紹, 技術與訓練30卷1期, pp.99-106, 2005.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 18、林仁光,公開發行公司內部監控機制之變革—兼論二OO五年證券交易法修正重點,月旦法學雜誌,第一三O期,民國九十五年三月。
2. 31、黃銘傑,公司治理與董監民事責任之現狀及課題—以外部董事制度及忠實、注意義務為中心,律師雜誌,二月號,第三O五期,民國九十四年二月。
3. 16、林國全,監察人修正方向之檢討—以日本修法經驗為借鏡,月旦法學雜誌,第七十三期,二OO一年六月。
4. 14、李紹華,德國公司治理準則2005年修訂要點與近期德國會計法則的變更,證券暨期貨月刊,第二十四卷第二期,民國九十五年二月。
5. 4、王志誠,論股份有限公司之監察機關—兼評我國監察人制度之立法動向,證券管理,第十三卷第一期,一九九五年。
6. 30、黃星滿,日本公司治理之回顧與未來,兼論歐美國家公司治理〈下〉,今日合庫,民國九十三年七月。
7. 13、吳樂群,從金融風暴省思監察人制度的興與革,會計研究月刊,第159期,民國八十八年二月。
8. 29、黃星滿,日本公司治理之回顧與未來—兼論歐美國家公司治理〈上〉,今日合庫,民國九十三年六月。
9. 11、余雪明,台灣新公司法與獨立董事〈下〉,萬國法律,第124期,二OO二年八月。
10. 10、余雪明,台灣新公司法與獨立董事〈上〉,萬國法律,第123期,二OO二年六月。
11. 9、王金來,從公司治理看財報常見問題與法律責任,會計研究月刊,第220期,民國九十三年三月。
12. 6、王志誠,公司事前監控制度與公司立法之國際化,會計研究月刊,第一六五期,民國八十八年八月。
13. 28、曾宛如,我國有關公司治理之省思—以獨立董監事法制之改革為例,月旦法學雜誌,第103期,二OO三年十二月。
14. 26、許士軍、林建山,企業統理與公司法制議題,經社法制論叢第三十期,民國九十一年七月
15. 23、施天濤,新公司法是非評說:八、二分功過,月旦民商法雜誌,第十一期,民國九十五年三月。