熱軋板帶的數(shù)值模擬、組織預(yù)報(bào)及工藝優(yōu)化.pdf

1、軋制作為一種成型手段，應(yīng)對(duì)軋件的外部質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行有效的控制，軋件外部質(zhì)量的控制主要是厚度精度和板形質(zhì)量的控制，晶粒度是影響軋件內(nèi)在性能的一個(gè)重要指標(biāo)，細(xì)化晶?？娠@著提高軋件的綜合性能?；诖耍疚慕柚鷮?shí)驗(yàn)研究結(jié)果，建立了影響軋件內(nèi)部性能質(zhì)量的各相關(guān)模型，運(yùn)用變形有限元法、傳熱有限元法及晶粒尺寸計(jì)算工具對(duì)某含硼微合金鋼中板的熱軋過(guò)程進(jìn)行了計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，預(yù)測(cè)了軋件熱軋后的晶粒尺寸，并根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化。本文的研究工作包

2、括： 一.材料高溫變形時(shí)本構(gòu)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究與模型建立以材料在Gleeble-1500熱力模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的單道次等溫恒應(yīng)變速率下的壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，系統(tǒng)研究了材料的流動(dòng)應(yīng)力與熱力參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，提出了描述加工硬化及動(dòng)態(tài)軟化型應(yīng)力—應(yīng)變曲線的本構(gòu)關(guān)系模型，數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明：模型具有預(yù)報(bào)精度高，便于對(duì)材料加工過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬的優(yōu)點(diǎn)，從而為準(zhǔn)確模擬工件的變形過(guò)程奠定了基礎(chǔ)。 二.軋件內(nèi)部性能質(zhì)量主要影響因素的分析及實(shí)驗(yàn)研

3、究運(yùn)用材料在Gleeble-1500熱力模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的單道次和雙道次等溫恒應(yīng)變速率下的壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果及等溫條件下的晶粒尺寸測(cè)量結(jié)果，確立了材料熱變形激活能、峰值應(yīng)變、再結(jié)晶開(kāi)始應(yīng)變與Z參數(shù)的函數(shù)關(guān)系；建立了材料發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的臨界條件以及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方程；為確定材料在道次間隙時(shí)間里的軟化行為，建立了材料靜態(tài)及亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方程；為預(yù)測(cè)軋后晶粒尺寸，建立了晶粒尺寸與熱加工參數(shù)以及描述奧氏體晶粒長(zhǎng)大規(guī)律的函數(shù)關(guān)系模型；

4、所有這些模型的建立為預(yù)測(cè)軋后晶粒尺寸奠定了理論基礎(chǔ)。 三.軋件傳熱、塑性變形仿真模擬系統(tǒng)的建立基于熱力耦合剛粘塑性有限元法的數(shù)學(xué)模型，建立了能夠模擬三維軋制過(guò)程的剛粘塑性有限元仿真模擬系統(tǒng)；聯(lián)合變形、傳熱有限元仿真模擬系統(tǒng)與材料軟化分?jǐn)?shù)及晶粒尺寸計(jì)算程序建立了熱軋板帶產(chǎn)品晶粒尺寸的仿真模擬系統(tǒng)；所有這些程序的編制完成為進(jìn)行軋制過(guò)程的數(shù)值模擬、晶粒尺寸預(yù)報(bào)及生產(chǎn)工藝優(yōu)化提供了現(xiàn)實(shí)計(jì)算工具。 四.軋制成型質(zhì)量控制系統(tǒng)的建立、

5、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及生產(chǎn)工藝優(yōu)化對(duì)軋后晶粒尺寸進(jìn)行了預(yù)測(cè)計(jì)算，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行的對(duì)比表明，所建立的材料相關(guān)模型及仿真模擬系統(tǒng)是正確可靠的；以某中板軋制過(guò)程為例，詳細(xì)分析了軋制變形程度分布、變形速度、變形溫度、間隙時(shí)間等工藝因素對(duì)軋件內(nèi)部性能質(zhì)量的影響規(guī)律，并利用模擬結(jié)果，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。 上述研究工作對(duì)于保證軋件的性能質(zhì)量、提高軋制生產(chǎn)率、縮短產(chǎn)品試制周期、減少試制費(fèi)用等都具有十分重要的意義，這種模擬及優(yōu)化技術(shù)理應(yīng)成為熱塑性加