角钢作为建造用碳素结构用钢,在工程结构与建筑结构中目前已取得了广泛的应用,如输电塔、房屋、桥梁和船舶等。随着我国电网的快速升级,超大级别的输电网络的建设,国内对输电铁塔用的高品质角钢需求与供应的矛盾不断加剧。因此,对高品质铁塔用角钢的研究不仅具有重要的应用价值还具有巨大的经济价值。本课题来源于国家科技支撑计划相关项目,目的是在现有的生产工艺的条件下通过有限元仿真模拟技术,协助现场生产出高品质的铁塔用大号角钢,并在此基础上研究孔型内宽展的变化规律,达到指导孔型设计的目的。本文根据型钢厂现场生产工艺条件,采用三维实体绘图软件和有限元数值模拟仿真软件建立了一套完整的数值模拟模型。借助该模型针对试轧过程中腿长无法控制问题进行了轧件变形情况、孔型填充情况、轧制力和金属流动情况的分析并提出了孔型修正方案。同时为了进一步研究宽展的变化规律,即影响腿长的因素,将构成蝶式孔的主要参数对宽展的影响进行了仿真模拟试验。本文的主要出结论如下:(1)根据等边角钢全轧程热力耦合模拟结果分析,造成现场腿长过长的原因主要是孔型中心线长度的设计不合理。并通过增大第一道次和第二道次的压下量减小来料断面尺寸和缩短蝶式孔水平段长度来控制腿长。该修正方案在生产实践中取得了良好的效果。(2)通过对宽展方向金属流动情况的分析知,蝶式孔型中的水平段、圆弧段、直线段和内跨圆弧部分都对轧件宽展有影响,合理的设计蝶式孔型尺寸是保证产品尺寸质量的重要因素。(3)热轧等边角钢蝶式孔型设计过程中,中心线的合理设计是保证产品质量的关键因素之一。中心线水平段长度(Lb)在一定范围内与轧件宽展呈线性正比关系;在中心线圆弧段与中心线圆弧段之和一定的条件下,两者比值(LR/LH)与轧件宽展呈反比关系;蝶式孔型内跨圆弧半径与轧件宽展呈非线性关系,存在一个半径使宽展最小。(4)在采用蝶式孔型生产等边角钢时,通过前后道次的辊缝调整很难有效的控制宽展。无论是增大还是减小辊缝都无法使轧件腿长减小。孔型设计时宜采用成品负偏差进行设计。