随着低碳时代的来临,国际能源产业结构开始向清洁能源方向转变,推进了电力、石化、煤化工等行业的快速发展,对核电装备和石化装备的关键部件大型锥形筒节零件需求量也越来越大。大型锥形筒节主要应用在高温、腐蚀和高压的环境中,并且零件尺寸巨大,对其产品质量性能要求又非常高,目前主要靠锻造成形,能耗大、质量差、效率低。因此,如何高质量、高效率制造大型锥形筒节是制约我国清洁能源装备技术发展的瓶颈问题。轧制成形是一种高效的成形方法,相对于锻造成形具有效率高、材料利用率高、力学性能好等优点。本文针对大型锥形筒节轧制过程变形机理和尺寸形状控制展开研究,主要内容包括:(1)基于主应力法建立了大型锥形筒节轧制力模型,基于ABAQUS建立大型锥形筒节轧制有限元模拟,将主应力法和有限元方法计算的轧制力进行了对比分析,验证了所建模型的准确性,同时研究了大型锥形筒节轧制过程中单位轧制力分布状态和主要工艺参数对锥形筒节轧制力能参数的影响。(2)基于有限元模拟方法,对大型锥形筒节轧制过程进行了有限元模拟,研究大型锥形筒节轧制进给速度和每转进给量等工艺参数对大型锥形筒节圆度和锥度尺寸精度的影响,优化了大型锥形筒节轧制工艺参数。(3)研究了筒节轧机导向辊的位控法和力控法对大型锥形筒节轧制圆度和锥度的影响。建立了位控法导向辊运动轨迹方程和力控法导向辊力学模型,通过有限元模拟得出位控法最佳导向辊位置角和力控法最佳导向辊力,提出一种力控变位控的导向辊控制模式,能够有效控制大型锥形筒节轧制形状。