H型钢粗轧道次工艺过程数值分析

以中型H型钢粗轧道次工艺过程为研究对象,通过热模拟实验建立了Q235流变应力模型,并选择某11道次典型规格H型钢的粗轧过程进行仿真研究,对轧制过程中轧制力及奥氏体晶粒尺寸变化进行了分析,结果表明：粗轧轧制力仿真结果和现场实测数据具有较高的吻合度;此外,粗轧过程能够有效细化腹板处晶粒,但芯部及翼缘晶粒细化不明显,因此其晶粒的细化必须依靠后续精轧过程实现。     

工艺参数对棒材粗轧过程晶粒尺寸影响模拟

利用商业有限元分析软件MSC．Marc,建立了轴承钢GCr15棒材六道次粗轧过程的三维有限元模型．借助MSC．Marc的二次开发功能,将轴承钢GCr15的微观组织演变模型与棒材粗轧过程的热力耦合有限元模型相结合,模拟了不同工艺参数下奥氏体晶粒尺寸的演变过程．模拟结果表明,粗轧过程中轧件中心奥氏体的晶粒尺寸随着轧制温度的升高而增大;轧制速度对晶粒尺寸的演交基本没有影响;初始晶粒尺寸和轧辊辊缝的大小对奥氏体晶粒尺寸的演变过程有一定影响,但对六道次粗轧后的晶粒尺寸影响不大．实际工艺参数下模拟得到的轧件内部晶粒尺寸与实测值吻合较好．     

ZrC粒子对低碳钢晶粒细化及力学性能的影响

在低碳低合金钢熔炼过程中加入平均粒径为0.5 μm,体积分数为0.8%的ZrC粒子,研究了不同轧制变形量条件下的晶粒细化行为及力学性能.轧制变形过程中在ZrC粒子周围形成高位错密度和高晶格畸变区,成为形变核心和再结晶核心,促进了高温奥氏体非自发再结晶细化奥氏体晶粒;由于奥氏体晶粒尺寸细化,奥氏体晶界面积增大,随后进行的铁素体相变的铁素体形核位置增多,从而大大细化了铁素体晶粒尺寸;轧制变形量与ZrC粒子体积分数存在一定的最佳配合才能对晶粒细化有作用.本实验中轧制变形量为62%,ZrC粒子体积分数0.8%以及轧后水冷条件下,铁素体晶粒尺寸细化到9.8 μm,屈服强度和抗拉强度明显提高,分别达到386.4 MPa和522.1 MPa;同时冲击吸收功(AKV=118.5 J)不降低且延伸率(δ5=34.5%)有所提高,说明添加ZrC粒子可促进晶粒细化.     

H型钢多道次粗轧工艺过程的数值分析

为了分析现有型钢轧制工艺的合理性,必须综合考虑轧件的微观组织演化、轧制力等多方面因素.为此,文中提出了针对H型钢多道次轧制过程的综合数值分析流程,通过热模拟实验和金相观测,建立轧件材料的高温屈服应力模型及奥氏体再结晶预报模型,并构建基于网格重构的多道次仿真分析方法.对某11道次H型钢多道次粗轧过程的仿真计算表明:轧制力的计算结果和现场实测数据吻合较好,现有多道次粗轧工艺对轧件腹板的晶粒细化作用较为明显.     

不同温度变形量对AISI310S不锈钢组织和性能的影响

借助X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、硬度测试及微拉伸试验等方法,分析了AISI310S奥氏体不锈钢在不同温度大变形后的组织和性能。分析结果表明:在不同温度大变形后,奥氏体不锈钢组织在不同变形量下均未发生应变诱发马氏体相变。在变形量较小的情况下,微观组织以高密度位错和位错缠结为主;随着变形量的增大,微观组织以形变孪晶为主;当变形量增大至90%以后,奥氏体不锈钢晶粒尺寸细化至纳米量级,深冷轧制晶粒细化程度显著高于室温冷轧。深冷轧制态的屈服强度、拉抗强度和硬度也均高于室温冷轧态。随着变形量的增大,延伸率明显下降,拉伸断口形貌均从韧性断裂向准解理断裂转变。     

Q550D超低碳贝氏体钢的微观组织模拟

摘要： 利用Q550D超低碳贝氏体钢的热压缩试验数据建立了动态再结晶模型及元胞自动机模型,通过有限元软件DEFORM 3D对试样热变形过程的微观组织演变过程进行了模拟.结果表明：在变形温度为1 150 °C条件下,当应变速率为0.05 s-1时,热变形过程中的试样微观组织发生了动态再结晶现象,晶粒尺寸得到细化;在变形温度为1 050 °C条件下,当应变速率不断增大时,奥氏体动态再结晶的晶粒尺寸减小;模拟结果与试验结果较吻合.     

异径轧制对AZ31镁合金薄带微观组织的影响

考虑到轧制镁合金薄带板形的控制精度要求,采用小辊径同径轧制和异径轧制工艺分别制备了0.5,1.0 mm的AZ31镁合金薄带,研究不同工艺过程中板材内部晶粒微观组织的变化规律以及同径轧制与异径轧制在轧制过程中的对称性问题.结果表明:0.5 mm异径轧制和同径轧制板带的晶粒尺寸分别为8.8和10.1μm,1.0 mm的分别为13.6和16.7μm.0.5 mm的异径轧制与同径轧制的单元等效塑性应变最大值分别为0.42和0.29,1.0 mm的分别为0.75和0.66,与实验结果相符.0.5 mm同径轧制的特征节点在板带上中下部的等效米塞斯应力和剪切应力分布对称,异径轧制的分布非对称.0.5 mm板带经过250,300,350℃退火1 h后,异径轧制的晶粒长大较缓慢,同径轧制的晶粒长大较快.350℃下,异径轧制的晶粒尺寸为9.8μm,同径轧制的为24.9μm.     

数值模拟板料轧制形变累积的研究

板料轧制形变累积有利于细化晶粒组织,而多道次轧制能增大轧制板料的等效应变与等效应力,实现细化晶粒的目的.以低碳低合金钢AISI-4140板料为研究对象,应用数值模拟软件,仿真轧制过程.通过板料厚度t=4mm轧制为2mm;厚度t=4mm轧制为3mm,再进一步轧制为2mm.对比分析板料的等效应变、等效应力分布,表明在同样变形量条件下,多道次轧制比一道次变形应力大,细化微观组织作用也大.另外,轧制跟踪点的等效应变与应力值在靠近上、下轧辊比中间区域数值大,该区域的晶粒细化明显.     

Q345钢奥氏体再结晶行为对组织和性能的影响

利用热模拟试验和实验轧机轧制试验,对Q345中厚钢板轧制过程中的奥氏体再结晶行为及应变累积效应等进行研究,讨论分析了再结晶行为对钢板组织和性能的影响规律,确定了奥氏体再结晶区和部分再结晶区道次变形量的控制原则,指出在880～820℃的精轧温度区间内增加待温厚度有利于晶粒细化·研究成果已在首钢中板厂3500mm机组的工业生产中得到实际应用,使钢板的平均组织晶粒度达到10～12级;带状组织降至1 5级以下·     

异步轧制对AZ31镁合金静态再结晶及晶粒细化的影响

研究了AZ31镁合金薄板在异步轧制过程中,异速比、压下率及退火工艺对其退火晶粒尺寸的影响.结果表明:适当提高轧制异速比和道次压下率能够显著细化晶粒,但是异速比过高时,轧辊与轧件会产生相对滑动,细化晶粒效果降低,其中异速比为1.3时,细化晶粒效果最佳;剪切作用使镁合金中孪晶数量及分布均匀程度提高,位错缠结被"切碎",畸变能得以更均匀地分布于变形体内,是异步轧制具有良好晶粒细化效果的主要原因;此外,合理的异步轧制工艺还能缩短镁合金板带所需的中间退火和成品退火时间.     

热变形对超高强度管线钢组织及变形抗力的影响

运用光学显微镜和电子显微镜对不同热变形条件下组织、析出相进行观察与分析.研究结果表明:在1020℃奥氏体再结晶区轧制时,Nb,Ti以复相形式诱导析出,对组织细化产生一定影响.在保证积累压下量不变的情况下,奥氏体未再结晶区采用大压下量、少道次的轧制工艺对热变形奥氏体晶粒尺寸影响不大,对晶内变形带、亚结构和最终组织形貌及尺寸起到一定的作用.同时分析了再结晶轧制温度及未再结晶区轧制规程对变形抗力的影响     

Q345钢在直轧过程中二相粒子析出对奥氏体晶粒的影响

通过热模拟轧制技术,研究了不同工艺条件下二相粒子析出物对奥氏体再结晶的影响,并对Q345钢直接轧制工艺中C,N化物的析出对组织性能的影响进行了深入探讨.结果表明,利用二相粒子析出可以细化奥氏体晶粒组织,从而改善钢的内部组织和材料的力学性能.     

热轧高碳钢线材组织-性能预报系统

在模拟实验和工业试验验证的基础上,建立了高碳钢高速线材在轧制和冷却过程中组织演变及力学性能系列模型,包括临界应变、奥氏体动态及静态再结晶、奥氏体相变体积分数、珠光体片间距以及组织-性能关系等子模型.基于以上模型,开发了一个模拟程序,对高速线材生产的物理冶金过程进行了仿真计算,得到轧件的温度场、奥氏体晶粒尺寸演变、最终组织特征和力学性能.模拟结果显示主要轧制温度及最终组织性能与现场实测结果吻合较好.     

ESP工艺下低碳钢奥氏体演变行为

通过楔形铸坯直接轧制和带有中间坯补热工序的大道次变形量热轧实验,研究了铸坯直接轧制、大道次变形量以及中间坯补热工序对奥氏体组织演变的影响,并与常规热轧工艺进行了对比.结果表明:随铸坯压下率增加,变形后奥氏体晶粒尺寸逐渐细化.与铸坯再加热轧制工艺相比,当压下率为48%,53.6%和66.7%时,铸坯直接轧制工艺的奥氏体晶粒较为粗大,压下率为72.3%时,其变形组织更为细小均匀.与常规工艺相比,粗轧阶段大道次变形量促进奥氏体再结晶;中间坯补热工序提高了奥氏体晶粒尺寸均匀化程度.     

稀土元素对35Mn2钢奥氏体再结晶规律的影响

在实验室条件下，系统地研究了轧制工艺参数及Ｒｅ元素对钢的奥氏体再结晶规律的影响，实验结果表明，Ｒｅ元素有促进钢的奥氏体再结晶，扩大奥氏体结晶区，进而细化奥氏体晶粒的作用。     

热轧中厚板显微组织和平均流变应力的预测与优化

在考虑动态、亚动态再结晶及静态再结晶的基础上,建立了Nb-V微合金钢物理冶金模型,并在线应用于中厚板热轧过程奥氏体再结晶、晶粒尺寸和流变应力的预测与控制.结果表明,对30 mm板材,待温温度900~950℃,待温厚度为成品厚度的2~2.7倍时,待温后采用中间冷却,奥氏体平均晶粒尺寸可以细化到30μm左右,同时残余应变在0.08~0.4的范围内.在平均流变应力模型中引入了晶粒尺寸和残余应变的影响,提高了精轧阶段的预测精度.     

形变量和冷却速度对低碳微合金管线钢晶粒细化的影响

以管线钢X52为研究对象,在Gleeble1500热模拟机上,主要进行了在奥氏体未再结晶区不同形变量和冷却速度对X52的相变行为及显微组织影响的研究·通过光学显微镜、扫描电镜分析技术可以发现,随形变量和冷却速度的增加,晶粒明显变细·实验结果表明,在奥氏体未再结晶区轧制可以大大地增加铁素体的形核位置,使晶粒细化;同时冷却速度的增大,使铁素体的形核驱动力加大,形核率增加,也使晶粒明显细化·另外,与低碳钢不同的是,在铁素体晶粒边界和铁素体晶粒内部可以观察到有第二相的析出,在奥氏体未再结晶区轧制时,第二相的析出可以抑制再结晶,并且,析出物的存在不仅阻碍位错的运...     

轧制参数对楔横轧变截面等内径空心轴晶粒粒径的影响

为了得到楔横轧变截面等内径空心轴的微观组织演变规律,借助刚塑性有限元软件DEFORM-3D,建立楔横轧热-力-微观组织耦合的有限元模型,对轧制过程的微观组织演变过程进行数值模拟,研究原始相对壁厚、成形角和展宽角对轧件平均晶粒粒径的影响规律。研究结果表明:轧件平均晶粒粒径随坯料原始相对壁厚Q的减小而减小,随着成形角α的减小而减小,随着展宽角β的增大先减小后增大。综合楔横轧空心轴内孔椭圆度和平均晶粒粒径的影响,原始相对壁厚Q=0.625、成形角α=40°、展宽角β=3°为最优的轧制参数,建立的有限元模型具有可靠性。     

特厚板温度梯度轧制有限元模拟与实验研究

针对特厚板再结晶型轧制,板坯中心难以变形导致心部晶粒粗大的问题,使用Q345B钢,采用有限元方法建立了特厚板轧制的仿真模型,以研究在特厚板轧制过程中引入厚度方向上的温度梯度对钢板心部应变的影响,并与传统均温轧制进行对比,预测了两种温度场条件下奥氏体再结晶的晶粒尺寸.采用大试样平面应变实验对模拟结果进行验证.研究结果表明,温度梯度轧制有利于增加坯料心部应变量,最大增加了61.35%.计算和实验结果显示温度梯度轧制可以减小特厚板心部晶粒尺寸,晶粒度级别提高了一个等级,说明该工艺对提高特厚板中心区域性能有利.     

非对称扰动下热轧铝带跑偏过程三维数值模拟

基于大型工程分析软件MSC.Marc,设计了模拟Fi机架轧制过程的三维有限元模型,结合实验研究得到的1235铝合金高温本构方程,模拟出非对称性扰动下,热轧铝合金板带跑偏状态;研究了板带在来料厚度分布横向非对称、辊缝形状横向非对称及来料不对中扰动下,轧制力、板带运动轨迹等轧制参数的横向非对称性;探讨了板带跑偏与轧制力、压...