薄板坯连轧过程变形和微观组织演变过程的计算机模拟

摘要

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。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1薄板坯连铸连轧技术的发展概况

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

1.3热轧过程中的组织变化数学模型的研究现状

1.3.1动态再结晶

1.3.2静态再结晶

1.3.3奥氏体晶粒长大

1.4轧制造成的晶格缺陷

1.5本课题研究目的、意义和主要内容

1.5.1选题的意义

1.5.2主要内容

第2章薄板坯连铸连轧的温度场模拟

2.1传热学基本方程

2.2初始条件和边界条件

2.2.1初始条件

2.2.2边界条件

2.3热传导偏微分方程的有限差分解法

2.3.1基本解法

2.3.2解的稳定性

2.4各环节热交换过程分析及关键技术的处理

2.4.1轧件在空气中的传送过程

2.4.2轧件的高压水除鳞过程

2.4.3轧件的轧制过程

2.4.4轧件在机架间的传送过程

2.4.5轧件的层流冷却过程

2.5热力耦合迭代法

2.6本章小结

第3章薄板坯连铸连轧力能参数的模拟

3.1奥洛万轧制压力模型

3.1.1前滑区单位压力模型

3.1.2后滑区单位压力模型

3.1.3中性角的确定

3.2轧制时的变形抗力的确定

3.2.1变形速度的确定

3.2.2变形程度的确定

3.2.3各道次温度的确定

3.2.4变形抗力的确定

3.3轧制力的计算

3.4轧辊弹性压扁的修正

3.5本章小结

第4章薄板坯连铸连轧过程金属组织演变的数值模拟

4.1奥氏体组织演变的数学模型

4.1.1位错密度和屈服应力的关系

4.1.2加工硬化

4.1.3动态回复

4.1.4动态再结晶的微观组织变化

4.1.5静态再结晶的微观组织变化

4.1.6亚动态再结晶的微观组织变化

4.1.7每个子组织的体积百分数的变化

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

4.1.9晶粒尺寸的变化

4.1.10关于道次间歇时间中冶金应变的变化

4.1.11动态再结晶和静态再结晶模拟中涉及的参数

4.2相变模型

4.2.1连续冷却的增量相变模型

4.2.2塑性变形对相变的影响

4.2.3铁素体晶粒直径

4.3本章小结

第5章薄板坯连铸连轧过程的综合模型数值模拟

5.1变形过程宏微观耦合综合预报模型

5.2计算实例

5.2.1温度场模拟结果

5.2.2屈服应力模拟结果

5.2.3轧制力模拟结果

5.2.4轧制力矩模拟结果

5.2.5轧制过程奥氏体晶粒尺寸变化的模拟结果

5.2.6轧制出口到卷取轧件相变过程的模拟结果

5.2.7冷却过程铁素体晶粒尺寸变化的模拟结果

5.2.8最终产品的微观组织

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务和主要成果

致谢

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