熱軋板帶的數(shù)值模擬、組織預報及工藝優(yōu)化.pdf

1、軋制作為一種成型手段，應對軋件的外部質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量進行有效的控制，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)在性能的一個重要指標，細化晶粒可顯著提高軋件的綜合性能?；诖耍疚慕柚鷮嶒炑芯拷Y果，建立了影響軋件內(nèi)部性能質(zhì)量的各相關模型，運用變形有限元法、傳熱有限元法及晶粒尺寸計算工具對某含硼微合金鋼中板的熱軋過程進行了計算機數(shù)值模擬，預測了軋件熱軋后的晶粒尺寸，并根據(jù)預測結果對生產(chǎn)工藝進行了優(yōu)化。本文的研究工作包

2、括： 一.材料高溫變形時本構關系的實驗研究與模型建立以材料在Gleeble-1500熱力模擬試驗機上進行的單道次等溫恒應變速率下的壓縮實驗結果為基礎，系統(tǒng)研究了材料的流動應力與熱力參數(shù)之間的函數(shù)關系，提出了描述加工硬化及動態(tài)軟化型應力—應變曲線的本構關系模型，數(shù)據(jù)處理結果表明：模型具有預報精度高，便于對材料加工過程進行數(shù)值模擬的優(yōu)點，從而為準確模擬工件的變形過程奠定了基礎。 二.軋件內(nèi)部性能質(zhì)量主要影響因素的分析及實驗研

3、究運用材料在Gleeble-1500熱力模擬試驗機上進行的單道次和雙道次等溫恒應變速率下的壓縮實驗結果及等溫條件下的晶粒尺寸測量結果，確立了材料熱變形激活能、峰值應變、再結晶開始應變與Z參數(shù)的函數(shù)關系；建立了材料發(fā)生動態(tài)再結晶的臨界條件以及動態(tài)再結晶過程的動力學方程；為確定材料在道次間隙時間里的軟化行為，建立了材料靜態(tài)及亞動態(tài)再結晶過程的動力學方程；為預測軋后晶粒尺寸，建立了晶粒尺寸與熱加工參數(shù)以及描述奧氏體晶粒長大規(guī)律的函數(shù)關系模型；

4、所有這些模型的建立為預測軋后晶粒尺寸奠定了理論基礎。 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)學模型，建立了能夠模擬三維軋制過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)與材料軟化分數(shù)及晶粒尺寸計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行軋制過程的數(shù)值模擬、晶粒尺寸預報及生產(chǎn)工藝優(yōu)化提供了現(xiàn)實計算工具。 四.軋制成型質(zhì)量控制系統(tǒng)的建立、

5、實驗驗證及生產(chǎn)工藝優(yōu)化對軋后晶粒尺寸進行了預測計算，與實驗結果進行的對比表明，所建立的材料相關模型及仿真模擬系統(tǒng)是正確可靠的；以某中板軋制過程為例，詳細分析了軋制變形程度分布、變形速度、變形溫度、間隙時間等工藝因素對軋件內(nèi)部性能質(zhì)量的影響規(guī)律，并利用模擬結果，對實際生產(chǎn)工藝參數(shù)進行了優(yōu)化。 上述研究工作對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、減少試制費用等都具有十分重要的意義，這種模擬及優(yōu)化技術理應成為熱塑性加