基于密集冷却工艺的700 MPa级高强带钢减小残余应力研究

目前密集冷却工艺已广泛用于生产高强度带钢,但是该技术冷却速率较快的特点易造成带钢冷却不均匀等问题,导致带钢残余应力过大,进而产生边浪等板形缺陷.本文利用有限元方法,使用ABAQUS有限元软件建立某700 MPa级高强度带钢在密集冷却工艺下的模型,实现温度-相变-应力耦合计算,并进行多个实验验证了模型的准确性.通过修改有限元模型边界条件和初始条件,研究边部遮挡和初始温差对带钢层流冷却阶段产生的残余应力分布的影响规律.对于减小带钢层流冷却过程中产生的残余应力,减小带钢进入层流冷却前的初始温差更加有效.本研究成果经过现场试验验证,可靠性较高,可用于指导该种类型高强带钢生产,以减少带钢的残余应力,提高带钢板形质量.      

基于有限元和试验的热轧带钢残余应力减量化

 研究残余应力减量化技术可提高热轧带钢板形质量。有限元技术及相应的试验验证已广泛应用于工业生产,采用该方法对带钢层流冷却过程中的温度、相变及应力耦合进行求解,对于分析带钢轧后冷却不均、应力应变不均及翘曲具有重要意义。基于ABAQUS建立热轧带钢在密集冷却工艺条件下的有限元模型,实现温度、相变和应力三者的耦合计算,并进行温度测试、材料微观组织测试及应力测试等多个试验验证。计算结果表明,减小带钢进入层流冷却前的初始温差、采用边部遮挡技术对减少带钢残余应力均具有积极的意义。通过一个改善初始温差分布进而改善带钢残余应力的实例,验证了提出的方法和结论的正确性。     

冷轧板带残余应力求解分析

冷轧板带残余应力是影响板带质量的重要因素。为了提高板形质量,根据板带轧制前后体积不变原理,推导了残余应力的数学模型,采用有限元法对板带失稳时的临界载荷进行了求解,运用解析法和有限元法相互耦合的计算方法建立了板带失稳后的残余应力修正模型。结果表明:初始残余应力的作用使板带产生了失稳,因此需要对残余应力进行修正计算,修正后的残余应力与现场实测结果有较好的一致性。     

厚钢板层流冷却过程中断面温度场有限元分析

采用有限元法对厚钢板层流冷却过程中的断面温度场进行了计算,在连续冷却和间断冷却两种不同冷却方式下,找出了厚钢板在宽度方向和厚度方向的温度分布规律.与连续冷却相比,采取间断冷却时,钢板的芯部与表面的温差较小,有利于提高钢板z向组织的均匀性.     

高精度不锈钢带残余应力与板形的研究

利用Ｘ射线法和小孔应力释放法揭示出电子工业用高精度不锈钢带残余应力。采用前滑区延伸差法计算出高精度不锈钢带残余应力沿板宽方向的分布，并将薄板稳定性理论与有限差分法相结合，计算出高精度不锈钢带的临界屈曲应力值。结合实际，提出了改善板形的有效途径。     

轧制工艺对高强耐候钢板形控制的影响

某钢厂在生产高强耐候钢过程中,出现的主要问题为3.0 mm以下偏薄规格存在双边浪,平整后浪形无法消除。通过研究机架间变形均匀性及层流冷却均匀性,分析了导致高强耐候板形不良的主要原因为层流冷却不均。通过优化设备状态,调整轧制工艺,研究了改善机架间变形不均及层流冷却不均的方法。研究表明,通过降低轧制速度及终轧温度、调整层冷模式等方式,可以降低层流冷速,提高层流冷却均匀性,层流冷却入口横断面温差降低15~20 ℃,采取以上措施后试验卷板形获得极大改善,板形不良卷比例由70%~80%降至2%~4%,满足现场生产要求。     

知识问答

<正>钢板冷却过程中容易产生的缺陷有哪些,其产生原因和消除方法有哪些?答:钢板在冷却时容易产生的缺陷有:冷却裂纹和残余应力,组织性能不好,瓢曲和划伤等。a、冷却裂纹和残余应力是由于钢板在冷却时,由于不均匀冷却所产生的热应力造成的。钢板轧后温度较高,如果某部急剧冷却,由于热应力和相变应力等作用会使钢板产生残余应力,达到一定程度后会使钢板产生裂纹。为防止这种缺陷,钢板应尽量均匀冷却,并控制好冷却速度,防     

济钢1700层流冷却关键参数优化

为提高济钢1700层流冷却过程中带钢冷却的均匀性,减小带钢冷却不均带来的附加残余应力,建立了层流上下水量关系和侧喷的数学优化模型,对层流上下水量配比和侧喷角度两个关键参数进行了优化,根据优化结果制定了相应的层流标定标准并在现场进行了应用。结果表明,优化后的层流上下水量和侧喷参数能够改善带钢延厚度和宽度方向冷却的均匀性,减小了层流带水和各类板形不良现象。     

中厚板冷却集管供水装置关键参数的研究

层流冷却过程中钢板均匀性控制是影响中厚板轧后冷却系统的重要因素。供水系统合理性设计是层流冷却系统实现钢板各向冷却均匀性的保障。对于层流冷却设备供水装置而言,不仅仅要提供足够的冷却水量确保层流冷却系统的冷却能力,而且要确保集管冷却水源的稳定性。针对集管供水装置建立了高位水箱到分流水箱水力学模型,通过迭代方法计算能够保障供水系统稳定性的最优输水管道的管径和高位水箱临界水位高度。     

常化炉后钢板控制冷却均匀性研究

针对炉后空冷区造成的钢板头尾温差问题,提出利用逐渐改变冷却装置水量和调节辊道速度的方法解决钢板长度方向冷却不均匀问题,建立了常化炉后钢板控制冷却温度场模型,通过计算得出,采用上述两种方法后,钢板的头尾温差显著减小。并且利用ANSYS有限元软件优化模块对两种方法的冷却工艺参数进行了优化。为实际生产中常化炉后ACC控冷系统提高钢板冷却均匀性和钢板性能质量提供了理论依据。     

冷轧带钢来料断面对张应力与出口断面的影响

为了降低冷轧带钢的横向同板差,通常需要采用紧边轧制工艺,带钢边部处于大拉伸应力状态,很容易引起边裂或断带。提出一种冷轧带钢来料横断面形状的简单描述方法,以热轧来料横断面参数作为输入参数,采用板形模拟软件分析了来料断面形状的两个关键参数对带钢出口张应力与出口断面形状的影响规律。模拟结果表明,减小热轧来料边部15和40mm处凸度值C_(15)和C_(40),改善热轧带钢边部减薄,不仅有利于减小冷轧带钢横向同板差,而且可以改善带钢边部残余拉应力,从而减小冷轧带钢边部张应力,有利于避免第一道次带钢发生边裂与断带事故。     

带钢氧化膜受压断裂实验及数值分析

为了研究拉矫破鳞过程中,压应力对氧化膜剥落的作用,建立了氧化膜的薄板模型,推导出氧化膜长度与临界荷载之间的关系,利用差分法理论计算出失稳条件下的临界荷载公式。模型中的材料参数氧化膜弹性模量由纳米压痕实验测得为145GPa,基体与氧化膜的结合力系数由拉伸实验测得为18.2MPa/m;利用拉矫破鳞机对带钢施加100、150、200MPa的压应力作用,通过金相实验观察统计出断裂后的残余长度,并与理论计算的残余长度进行对比,验证得到拉矫破鳞实验得出的断裂长度与差分法理论计算出的残余长度的结果相差小于12%。研究表明氧化膜受压断裂,理论推导出的临界残余氧化膜长度与实际受压断裂氧化膜长度相近;临界荷载公式表明压应力与残余氧化膜最大长度呈平方反比关系。     

薄带连铸304不锈钢高温热变形时真应力真应变计算模型的研究

提出了薄带连铸304不锈钢在高温热变形过程中,当出现颈缩时以四棱台进行变形的模型.根据拉伸过程中采集的瞬时载荷、瞬时位移数据,应用matlab软件建立了其在热变形过程中的真应力真应变计算模型,并把实际测量的截面面积与模型计算值进行了比较.结果表明:模型的计算值与实测值吻合得较好.因此,根据建立的计算模型得到了薄带连铸304不锈钢的变形抗力数学表达式.     

薄带材浪形缺陷生成与拉伸矫直过程数值仿真

基于ABAQUS有限元软件建立了薄带材浪形生成与拉伸过程有限元模型,研究了带材在初应变作用下的浪形缺陷生成规律及其在张力拉伸作用下的应力特性及其变形行为,并进一步分析了浪形缺陷拉伸矫直矫平功效的主要影响因素及其影响规律.薄带钢变形过程可分为浪形生缺陷生成、拉伸矫直和弹性回复三个阶段.针对薄钢带弹性后屈曲浪形和铝带弹塑性后屈曲浪形两类典型浪形形式,研究了浪形缺陷在后屈曲和拉伸变形阶段的浪形陡度变化与系统能量变化规律.研究表明:弹性后屈曲浪形在拉伸矫直过程中浪数和浪高均发生变化,而弹塑性后屈曲浪形仅发生浪高的连续变化.弹性后屈曲浪形矫直后的残余应力分布形式与初始应力分布类似,而弹塑性后屈曲浪形的残余应力分布发生显著差异.浪形缺陷的残余陡度随初始浪形陡度增大而增大,随带厚增加而减小,且弹塑性后屈曲浪形缺陷的矫直效果更为显著.      

热轧带钢局部高点对冷轧带钢板形的影响

热轧带钢局部高点对冷轧带钢板厚和内应力分布具有重要影响。采用B3样条函数拟合带材厚度横向分布，定量研究热轧来料局部高点对冷轧带钢板厚和内应力分布的影响。研究结果表明：轧后带钢局部高点高度及附加张应力的大小与来料高点高度成正比，随总轧制压下率的增大而减小。     

轧辊热凸度模型的修正算法

传统热凸度模型忽略了由轧辊轴向温差造成的径向剪应力的影响,而在接近带钢边部位置的轧辊相邻截面温差较大,此处热凸度计算曲线较实际曲线必然存在偏差。带钢轧制过程中存在跑偏现象,假设带钢偏离轧制中心线按正态分布,结合带钢跑偏对传统模型进行修正,使得在线仿真结果更接近于实际曲线。此模型方法简单,计算快捷,在板带轧机生产实践中具有重要的意义。     

中厚板热矫直过程中曲率的解析

建立了中厚板热矫直过程中曲率解析的数学模型,采用数值算法快速、稳定地解析了该模型。研究结果表明：前几辊与轧件之间的接触角受原始曲率影响较大,随着轧件的前进,这种差别逐渐减小最后趋于一致,而矫直轨迹受原始曲率的影响较小;具有不同原始曲率的轧件在相同辊系压下量作用下的残余曲率都趋近于0;矫直过程中厚度方向的反弯和残余应力分...