棒材組織性能預(yù)報與控制系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、本文是針對40Cr和20CrMo鋼的研究開發(fā)進行的，修正建立了棒材熱連軋過程中的組織演變和力學(xué)性能的預(yù)測模型。軋制過程的計算模擬是以溫度場模型、再結(jié)晶模型、相變模型和力學(xué)性能模型為基礎(chǔ)，分別考慮了發(fā)生在熱軋和冷卻過程中的溫度變化、組織演化及組織與性能之間的對應(yīng)關(guān)系。以各部分子模型為基礎(chǔ)的計算主要包括以下內(nèi)容： 1.溫度場模擬：以石鋼棒材熱連軋的實際生產(chǎn)過程為計算條件，考慮輻射、對流、熱傳導(dǎo)、水冷等熱損失過程，以及軋制過程的變形熱

2、、摩擦熱等影響因素，建立了棒材瞬態(tài)溫度場模型，計算了從開軋、軋制過程、水冷至下冷床全過程的棒材橫斷面溫度和冷卻速度分布，得到了棒材在整個軋制過程中棒材內(nèi)部溫度隨時間的變化規(guī)律，為定量描述整個軋制過程微觀組織演變及預(yù)測最終力學(xué)性能奠定了基礎(chǔ)。 2.軋制負荷及奧氏體再結(jié)晶規(guī)律的研究模擬：本部分的內(nèi)容所用的再結(jié)晶模型以大量前人所做的單、雙道次壓縮實驗結(jié)果為實驗基礎(chǔ)，Avrami方程為動力學(xué)基礎(chǔ)，針對所作研究的鋼種和變形條件系統(tǒng)修正建立

3、了若干的物理冶金模型，并在此模型的基礎(chǔ)上研究金屬軋制過程中的再結(jié)晶規(guī)律，充分考慮“再結(jié)晶軟化”不完全帶來的殘留應(yīng)變問題對力能計算的影響，使預(yù)報結(jié)果的精度更高，這為提高預(yù)報精度，最大開發(fā)軋機潛能提供了準(zhǔn)確、科學(xué)的理論基礎(chǔ)。 3.熱變形奧氏體的相變行為預(yù)測模擬：以規(guī)則溶液亞點陣模型和超組元模型為熱力學(xué)基礎(chǔ)，Cahn的相變動力學(xué)理論為動力學(xué)基礎(chǔ)，并根據(jù)Scheil疊加原理和熱膨脹實驗結(jié)果，提出了計算多組元品種鋼變形奧氏體向鐵素體、珠光

4、體和貝氏體轉(zhuǎn)變時的熱力學(xué)參數(shù)和動力學(xué)行為的方法。對品種鋼的相變行為計算結(jié)果表明：相變開始溫度、相變率以及鐵素體晶粒尺寸的計算值與實測值符合得較好?？梢哉J為，該部分可用于分析熱軋及加速冷卻工藝參數(shù)和鋼種化學(xué)成分對軋后產(chǎn)品組織狀況的影響。也可進一步用于作為熱處理工藝制度制定的依據(jù)。 4.顯微組織與力學(xué)性能的對應(yīng)關(guān)系的研究：以現(xiàn)場軋制實驗所獲得的顯微組織和力學(xué)性能實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過考慮描述鋼材各種強化機制的組織參數(shù)，如各組成相的體積

5、分數(shù)、鐵素體晶粒尺寸以及析出相的平均尺寸和體積分數(shù)等，分別研究了細晶強化、相變強化和析出強化等強韌化機制對鋼材強度和韌性的影響，并給出了屈服強度、抗拉強度和斷面收縮率等各組織參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系式。 5.熱模擬試驗數(shù)據(jù)、現(xiàn)場實測值與軟件模擬結(jié)果的對比表明，本碩士論文研究開發(fā)的基于物理冶金模型的熱加工過程組織演化、力學(xué)性能預(yù)報的計算機模擬結(jié)果是準(zhǔn)確、可行、經(jīng)濟的，可進一步開發(fā)應(yīng)用于在線控制。使用該組織性能預(yù)報軟件對軋后產(chǎn)品的組織性能進行