高精度 计算机辅助孔型设计、模拟和优化（CAE)

在棒材、线材、型材及管材等轧制工艺制度制定中，首要任务之一是进行科

学的孔型设计。孔型设计合理与否直接影响到轧制效率、产品质量和实际操作条

件等。棒、线、型材及管材等轧机的经济效益可以通过提高孔型设计质量和优化

轧制工艺制度（包括速度制度等）来实现。传统孔型设计主要是依据经验试（凑）

错法，往往需要经过多次试轧和修正才能轧出合格产品，研发周期长、成本大。

本项目《高精度计算机辅助孔型设计、模拟和优化（CAE）技术》针对各类

棒线型材及管材产品以现代计算机辅助工程 CAE 为核心技术进行孔型设计，采用

反映轧制过程多阶段、多影响因素的精确数学模型，在满足咬入及变形条件、孔

型中稳定条件以及设备能力和电机负荷等限制条件下，进行孔型优化设计,既获

得满足要求的轧材几何形状、尺寸精度、表面质量和组织性能等，又达到高效率

生产的目的。其设计系统的核心是应用计算机优化获得最佳孔型系统、轧辊及孔

型配置以及最优工艺控制方案和工艺控制模型，还可以对孔型设计结果进行计算

机模拟，根据模拟结果再对孔型设计方案进行必要的修改，用计算机模拟和优化

加速孔型设计进程、提高孔型设计质量（包括安全性、可靠性、共用性等），减

少或代替试轧过程。

该技术可应用于各类棒、线、型材及管材等轧制过程的孔型设计,其中包括：

螺纹钢筋（包括切分轧制）、圆钢、方钢、角钢、槽钢、工字钢、 轻轨、重轨、

扁钢、球扁钢、H 型钢、T 型钢等各类简单断面、复杂或异形断面型材等；热弯

或冷弯型材等；管材孔型设计（包括穿孔机孔型、连轧管孔型以及周期式冷轧管

机组）等。连续式轧机、半连轧、万能轧制法以及横列式轧机等；环件轧制等特

种轧制工艺。钢种：各类碳素钢、碳结、优质碳结、各类合金钢和特殊钢等。