武钢棒材分厂利用现有轧制普碳圆钢(或螺纹钢)的孔型系统轧制优质合金钢棒材产品,如汽车用弹簧钢、齿轮钢、轴承钢、高强度紧固件用钢,而市场对优特钢棒材的质量要求越来越高。由于优特钢的钢种特性上的差别,生产的优特钢产品存在如表面质量差、公差范围大,产品多划痕等问题,严重地影响了正常的生产,并造成了很大的经济损失。有必要对现有的孔型系统进行优化设计。本文针对武钢棒材分厂现场实际情况,采用三维有限元元法,基于ANSYS/LS-DYNA有限元分析平台,模拟优特圆钢热连轧过程中轧件温度场、及其变形规律。依据武钢棒材厂Ф16圆钢的轧制规程,分别双圆弧半径和切线扩张构成的成品孔型进行了有限元模拟,分析轧件在孔型中变形的应力-应变及其流动规律。结果表明,采用双半径构成法的成品尺寸精度优于切线扩张法;非成品圆孔宜采用切线扩张法构成圆孔,以提高其尺寸调整灵活性。采用三维有限元法对轧制Ф18圆钢的轧制过程进行模拟仿真,模拟出轧件温度场、速度场、机架间堆拉关系及其力能参数变化规律。分析了工艺参数变化对轧件红坯尺寸、机架间堆拉关系的影响。结果表明,对于粗、中轧机组,如辊缝不变,由于轧件断面较大,辊径较大,则轧辊转速的较小变化会引起轧件宽度及堆拉关系较大的变化;对于精轧机组,若轧辊辊缝不变,由于轧件断面较小,辊径相对也较小,而轧辊转速较高,则轧辊转速的较小变化引起轧件宽度及堆拉关系较小的变化。在此基础上,修正了4v、6v、8v、10v、四道次圆孔基圆直径、轧制Ф18圆钢轧制程序表及轧件红坯尺寸。对热连轧优特圆钢轧制过程的有限元仿真分析,获得轧件轧制过程中的温度场及其变形规律。对于优化热连轧优特圆钢的孔型设计及轧制程序表,进而获得较为准确的轧件红坯尺寸,并确定轧机进出口导卫尺寸,提供了理论分析的基础,对于合理制定实际工艺具有明显的实际指导意义和理论价值。