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薄板坯连轧过程变形和微观组织演变过程的计算机模拟

作　者: 侯立刚
导　师: 肖宏；赵永和
学　校: 燕山大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 板带轧制微观组织演变数值模拟热力耦合动态再结晶静态再结晶
分类号: TG335.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 264次
引　用: 2次
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内容摘要

板带材在国民经济发展中起着重要的作用,它在工业、农业、国防以及民用产品中的应用极其广泛。尤其是热轧带钢,它不仅作为薄板和中板可以直接使用,而且还作为冷轧板、焊管和冷弯型钢的原材料。本文采用 Orowan 公式计算轧制过程中轧件应力应变、有限差分法计算温度变化,建立了板带热连轧生产过程温度变化、微观组织演变综合预报模型。考虑塑性功、摩擦热、对流、辐射、高压水除鳞、机架间冷却及层流冷却等边界条件对轧件温度的影响,建立了计算温度场的数学模型;基于周纪华、管克智的屈服应力模型,并考虑动态再结晶、亚动态再结晶、静态再结晶、动态回复和残余应变对屈服应力的影响,改进了现有屈服应力数学模型;运用奥氏体组织演变的增量数学模型,采用叠加原理,对薄板坯热连轧过程金属微观组织演变进行了模拟;运用奥氏体相变模型,模拟了薄板坯热轧后钢板的层流冷却过程奥氏体的相变过程。在 Microsoft Developer Studio 下运用 Fortran 语言编程,将板坯从加热炉出口——除鳞——轧制——层流冷却——卷取机入口的整个生产过程运用该模型进行了数值模拟,得到了任意时刻任意位置的温度场、组织演变情况沿板长和板厚方向的分布和变化规律。用此模型对某钢厂现场轧制工艺进行了温度变化、奥氏体晶粒大小以及相变过程进行了解析计算,其预报值与现场实测结果吻合较好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第1章绪论  12-23
  1.1 薄板坯连铸连轧技术的发展概况  12-14
  1.2 金属微观组织与力学性能综合预报的国内外研究现状  14-15
  1.3 热轧过程中的组织变化数学模型的研究现状  15-20
    1.3.1 动态再结晶  16-18
    1.3.2 静态再结晶  18-19
    1.3.3 奥氏体晶粒长大  19-20
  1.4 轧制造成的晶格缺陷  20
  1.5 本课题研究目的、意义和主要内容  20-23
    1.5.1 选题的意义  20-22
    1.5.2 主要内容  22-23
第2章薄板坯连铸连轧的温度场模拟  23-33
  2.1 传热学基本方程  23-25
  2.2 初始条件和边界条件  25-26
    2.2.1 初始条件  25
    2.2.2 边界条件  25-26
  2.3 热传导偏微分方程的有限差分解法  26-29
    2.3.1 基本解法  26-28
    2.3.2 解的稳定性  28-29
  2.4 各环节热交换过程分析及关键技术的处理  29-31
    2.4.1 轧件在空气中的传送过程  29
    2.4.2 轧件的高压水除鳞过程  29-30
    2.4.3 轧件的轧制过程  30
    2.4.4 轧件在机架间的传送过程  30
    2.4.5 轧件的层流冷却过程  30-31
  2.5 热力耦合迭代法  31-32
  2.6 本章小结  32-33
第3章薄板坯连铸连轧力能参数的模拟  33-47
  3.1 奥洛万轧制压力模型  33-41
    3.1.1 前滑区单位压力模型  35-39
    3.1.2 后滑区单位压力模型  39-40
    3.1.3 中性角的确定  40-41
  3.2 轧制时的变形抗力的确定  41-45
    3.2.1 变形速度的确定  41-42
    3.2.2 变形程度的确定  42-43
    3.2.3 各道次温度的确定  43
    3.2.4 变形抗力的确定  43-45
  3.3 轧制力的计算  45-46
  3.4 轧辊弹性压扁的修正  46
  3.5 本章小结  46-47
第4章薄板坯连铸连轧过程金属组织演变的数值模拟  47-63
  4.1 奥氏体组织演变的数学模型  48-59
    4.1.1 位错密度和屈服应力的关系  50
    4.1.2 加工硬化  50
    4.1.3 动态回复  50-51
    4.1.4 动态再结晶的微观组织变化  51-54
    4.1.5 静态再结晶的微观组织变化  54-55
    4.1.6 亚动态再结晶的微观组织变化  55-56
    4.1.7 每个子组织的体积百分数的变化  56
    4.1.8 静态再结晶和亚动态再结晶引起的位错密度的变化  56-57
    4.1.9 晶粒尺寸的变化  57-58
    4.1.10 关于道次间歇时间中冶金应变的变化  58
    4.1.11 动态再结晶和静态再结晶模拟中涉及的参数  58-59
  4.2 相变模型  59-62
    4.2.1 连续冷却的增量相变模型  59-61
    4.2.2 塑性变形对相变的影响  61-62
    4.2.3 铁素体晶粒直径  62
  4.3 本章小结  62-63
第5章薄板坯连铸连轧过程的综合模型数值模拟  63-79
  5.1 变形过程宏微观耦合综合预报模型  63-65
  5.2 计算实例  65-78
    5.2.1 温度场模拟结果  65-67
    5.2.2 屈服应力模拟结果  67-68
    5.2.3 轧制力模拟结果  68-70
    5.2.4 轧制力矩模拟结果  70-71
    5.2.5 轧制过程奥氏体晶粒尺寸变化的模拟结果  71-72
    5.2.6 轧制出口到卷取轧件相变过程的模拟结果  72-73
    5.2.7 冷却过程铁素体晶粒尺寸变化的模拟结果  73-75
    5.2.8 最终产品的微观组织  75-78
  5.3 本章小结  78-79
结论  79-81
参考文献  81-87
攻读硕士学位期间承担的科研任务和主要成果  87-88
致谢  88-89
作者简介  89

薄板坯连轧过程变形和微观组织演变过程的计算机模拟

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