热轧带钢层流冷却过程中残余应力分析

针对热轧带钢16Mn轧后层流冷却过程,建立了温度与相变耦合计算的有限元模型,分析了冷却过程中带钢内应力的变化规律.结果表明.对于厚度为3.0mm的带钢经过层流冷却后沿带钢厚度方向温度趋于一致,沿宽度方向温差进一步增大.在不考虑初始应力的状态下,层流冷却结束后,带钢中部为18MPa的轧向拉应力,边部为-187MPa的轧向压应力.带钢边部存在的温度梯度和相变行为的差异是带钢在冷却过程中产生残余应力的主要原因,这种残余应力状态最终会导致带钢产生边浪.     

热轧带钢在冷却中温度与相变的耦合解析

本文针对热轧带钢的冷却过程 ,利用有限元法建立温度与相变的耦合预报模型 ,同时分析各种工艺条件对计算结果的影响。该模型的计算结果与实测值符合良好 ,能够准确地预测带钢冷却后的温度分布和最终的组织。     

热轧带钢冷却过程γ→α相变温度A_(r3)的计算

基于相变热力学和相变动力学原理,考虑变形对铁素体相变孕育期的影响,并根据Scheil叠加原理和热膨胀实验结果,理论与实验相结合,在C语言环境下编译了热变形条件下铁素体相变实际温度计算模型,分析了变形和冷却速度对铁素体相变温度的影响。用该方法进行的计算机模拟结果与实验结果比较,两者吻合良好,表明该模型能够准确计算热轧带钢冷却过程中铁素体实际相变温度,为组织性能预报提供理论依据。     

带钢层流船形冷却及卷取过程温度场和相变的有限元分析

根据CCT曲线和工艺要求建立带钢船形冷却的温度-相变耦合模型,对冷却及卷取过程的温度场和相变进行模拟计算。建模过程中,带钢物性参数从二级机中调取,通过模型子程序HETVAL在CAE软件中定义生热,以JMAK方程为相变动力学方程,采用六次高斯曲线进行船形冷却效率拟合。计算结果表明:冷却结束后,带钢长度方向计算温度与检测温度基本重合,表层冷速大于中心层的,并出现"返红"现象,所模拟带钢在层流冷却辊道上已完成相变。钢卷下线3 h后,温度分布梯度基本稳定。利用计算结果,优化了现有工艺。     

层流冷却过程中热轧带钢的应力及计算机仿真

以Q235B带钢层流冷却过程为研究对象,建立了冷却过程的数学模型。通过FLUENT仿真得到了带钢表面不同位置的对流换热系数。采用ANSYS和MATLAB软件对带钢冷却过程中的温度变化、相变和应力分布进行了仿真。结果表明:水冷过程中,带钢上下表面的温度变化成锯齿状,中心温度基本是线性降低;冷却结束后,主要成分为铁素体,上表面的铁素体含量为93.2wt%;在水冷阶段,带钢应力急剧增加且呈锯齿状,在空冷阶段应力下降,冷却结束后,上下表面和中心的应力基本相等;后段主冷模式与前段主冷模式相比,Q235B带钢上下表面和中心位置的平均应力分别降低了47.6%、29.4%、11.2%。     

终轧温度对中低牌号无取向硅钢磁性能的影响

在工业生产条件下,对比分析了不同热轧终轧温度对中低牌号无取向硅钢组织和磁性能影响。结果表明:当热轧终轧温度为890℃时,热轧带钢表层为铁素体再结晶组织,芯部为铁素体相变组织;带钢经冷轧退火后,成品晶粒细小,铁损为5.565 W/kg,磁感为1.744 T,磁性能较差;当终轧温度为870℃时,热轧带钢全为粗大的铁素体再结晶组织,带钢经冷轧退火后,成品晶粒粗大,铁损降低至5.329 W/kg,磁感升高至1.762 T,磁性能最佳;当终轧温度降低至850℃时,带钢在热轧时再结晶晶粒难以长大,经冷轧退火后,铁损为5.507 W/kg,磁感为1.760 T,磁性能介于890℃和870℃之间。此外,实际工业生产数据表明,当热轧终轧温度为850～875℃时,成品磁性能明显优于880～900℃。     

非调质钢空心轴楔横轧控冷相变过程数值模拟

文中以F40MnV空心轴为研究对象,基于等温相变模型,采用有限元数值模拟技术建立了楔横轧成形及轧后冷却相变分析预测系统,研究了轧后不同冷却工艺制度下轧件的温度和相变组织分布规律,其中水冷时工件截面以马氏体组织为主,可基本淬透,而空冷和风冷则以珠光体和铁素体组织为主.通过楔横轧冷却实验分析,得出的理论计算温度和相变组织结果与实验测量数据吻合良好.研究结果可用于指导楔横轧冷却过程的工艺控制.     

深冲钢热轧猫耳形板廓缺陷成因分析与控制

针对某产线深冲钢热轧出现大量猫耳形板廓缺陷的问题，对精轧机组工作辊磨损及其热凸度、比例凸度分配、带钢横向温度分布、轧制过程相变等板形影响因素进行了测试分析。结果表明：各机架比例凸度设定不合理，带钢横向温度分布不均匀，精轧下游末机架带钢发生相变等因素的共同作用，是造成深冲钢热轧猫耳形板廓缺陷的主要原因。通过将系统中精轧入口设定凸度调整为厚度的1.5%,将出口目标凸度设置为40～120μm,并采用保证加热炉板坯保温时间，开启辊道保温罩，超宽带钢采用边部加热器，改善机架间冷却及将终轧温度提高10℃的措施，基本消除了深冲钢热轧猫耳形板廓缺陷。     

低碳钢应变诱导铁素体相变发生的温度条件

用Gleebloe1500热模拟实验机进行了低碳钢不同温度下变形后自动落入水中的淬火实验，组织分析表明铁素体的组织形态在一定温度下发生了明显变化，结合变形后冷却过程膨胀曲线的测量结果。确定实验条件下应变诱导相变发生的上限温度为830℃左右，利用喷水淬火法试样冷却速度分布不均匀的现象，确定低碳钢变形后抑制铁素体析出的临界冷却速度为400℃/s,并采用此方法确定了应变诱导相变的上限温度，结合实验结果对应变诱导铁素体相变机制及发生的温度条件进行了分析。     

热轧带钢轧后冷却过程控制系统的设计与应用

为实现热轧带钢轧后冷却过程智能化控制,本文遵循软件工程设计思想,提出了一套完整的热轧带钢轧后冷却过程控制系统设计方案,建立了系统层次结构模型、功能结构模型及其后台数据库,实现了热轧带钢轧后冷却过程的智能化控制。现场应用表明,带钢卷取温度控制精度在±10℃以内。     

38MnVS6非调质钢棒材轧后冷却过程中的组织转变

以MSC. Marc有限元分析软件为平台,利用其二次开发功能,结合38MnVS6非调质钢等温转变曲线,建立了38MnVS6非调质钢棒材轧后冷却过程的有限元模型,实现了38MnVS6非调质钢棒材轧后冷却过程温度和相变的耦合计算。通过模拟,得到了棒材轧后冷却过程温度和组织的分布和演变情况。计算得到的组织转变情况与实测结果吻合较好,这对优化38MnVS6非调质钢棒材轧后冷却工艺参数有一定指导意义。     

FTSR产线快冷模式下薄规格高强钢扁卷原因分析及控制

配置短距离、快速冷却层流系统的FTSR生产线具备较好的控轧控冷条件,可充分利用细晶强化生产高强度低合金热轧带钢,但薄规格钢卷普遍出现扁卷缺陷,影响后续加工。为探究扁卷机理,计算了试验钢的连续冷却转变曲线,并通过热模拟试验,研究了试验带钢轧后冷却的相变行为。结果表明,短距离快冷模式下热轧带钢在层冷线上相变孕育期缩短,相变提前结束,轧后高温奥氏体相变并非是钢卷扁卷的原因,其真正原因是卷取机设备能力的限制。为此,进行了钢卷延迟卸卷和减小卷重试验,结果表明热轧批量生产的较薄规格钢卷应延迟100 s卸卷,并控制钢卷目标卷重在18 t以内,能够有效解决薄规格高强钢卷扁卷问题。     

TMCP技术在Q345B低合金化生产中的应用

采用TMCP控轧控冷技术,用普碳钢成分生产出了Q345B高强度热轧带钢。生产中通过调整中间坯厚度与成品厚度之比,同时控制终轧温度和卷取温度,将铁素体晶粒细化和珠光体相变强化相结合,得到了高强高韧性热轧钢板。钢板冷成型性和焊接性良好,实现了Q345B的合金减量化生产。     

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以热轧带钢卷取后的钢卷为主要研究对象,运用有限元分析软件MARC,建立了带钢卷取后钢卷的温度场模型,相变模型,计算了钢卷缓冷至室温过程中的温度场变化情况以及不同时刻各相的分布情况。计算表明,对于钢卷的温度场分布,冷却的最慢点在靠近钢卷内径壁的1／3处,钢卷的最大温差发生在冷却后的第9h,达到了314℃。带钢卷取后的冷却过程中,奥氏体不再转变为铁素体,铁素体含量始终保持在82．27％～83．026％。残余奥氏体则继续转化为珠光体和贝氏体,含量分别为16．45％～17．73％和0．524％～0．546％,马氏体只在带钢端部出现少量。     

高强热轧带钢不均匀冷却及控制技术

通过建立12 mm厚度X70钢层流冷却过程中的热-力-相变耦合模型,研究了温度、组织、应力和应变的不均匀分布规律,采取三种工艺措施研究改善不均匀冷却的效果,并对计算的温度和组织场进行了试验验证。结果表明:在整个轧后层流冷却过程中,带钢宽度方向上的温度分布都是不均匀的,在卷取时刻中部和边部的温度差值为53.4℃,贝氏体含量差值为36.2%;均匀的初始温度和后区冷却工艺对改善温度、组织分布不均效果差于边部遮蔽方式,但后区冷却工艺可以减小带钢边部的残余塑性应变值;合理的边部遮蔽宽度可以显著改善带钢宽度方向上的温度、组织和残余应力的分布不均,消除边部的塑性变形。     

超低碳钢热轧盘条表面环形粗晶组织及控制措施

重点对超低碳钢热轧盘条表面产生环形粗晶组织的原因进行了分析。环形粗晶组织的深度达到1 000μm左右,晶粒尺寸达到60~80μm,均匀分布于盘条表层,不存在特定取向晶粒异常长大的特点。通过退火模拟实验分析发现,超低碳钢热轧盘条表面环形粗晶组织具有一定的遗传性,会严重恶化材料的塑性加工性能。经理论分析和工艺试验验证,超低碳钢热轧盘条表面环形粗晶的产生原因主要是预精轧后水冷强度过大,温度没有充分恢复,盘条表面温度低于动态相变温度,在盘条表层的晶粒内部储存有大量的能量,这些能量促进铁素体相变的发生和特定取向的晶粒长大与扩张,最终形成粗晶组织。通过调整预精轧水冷工艺,将超低碳钢热轧盘条进入精轧的温度稳定控制在920℃以上,能够明显降低表面环形粗晶组织的发生。     

DC06超低碳钢铁素体轧制工艺生产实践

介绍了铁素体轧制工艺的优点;基于邯宝2 250 mm热轧产线产品的成分体系,选择DC06超低碳钢进行铁素体轧制工艺试验。通过对DC06超低碳钢流变应力与变形温度的理论分析,制定了DC06超低碳钢的铁素体轧制温度制度和压下制度。生产试验表明,轧制过程稳定,成品带钢强度略有增加、塑性轻微下降,满足客户要求;带钢表面氧化铁皮厚度减薄明显。试验结果为进一步推广铁素体轧制工艺的应用提供了实践经验。     

铁素体轧制工艺条件下边部缺陷控制方法研究

研究了在铁素体区轧制条件下热轧带钢边部翘皮的宏观分布规律和微观缺陷形貌,分析了该工艺下缺陷形成的原因,粗轧段板坯边角部进入两相区,同时生产线的立辊和侧导板等接触设备的表面质量不良,造成了边角部变形不均,在精轧过程中最终形成边部翘皮。结合现场工艺,探讨了缺陷的改善措施,通过优化粗轧立辊辊型,提升轧制过程中坯料边角部温度,以及通过设备功能精度管理提升粗轧、精轧的侧导板和立辊辊面质量,最终消除了铁素体轧制超低碳钢的边部质量问题。     

热轧带钢超快速冷却系统智能化控制策略研究

超快速冷却技术因具有冷却强度高、冷却均匀性好等优点,已经成为弥补热轧带钢轧后冷却能力不足的最有效手段。但在应用过程中,带钢运行速度具有时变性,变化规律差别大,同时受轧后冷却段长度短及布置特点限制,使轧后冷却工艺温度精度控制难度增大。结合国内某现场轧后冷却系统特点,对影响轧后冷却工艺温度精度的因素进行了研究,揭示了关键因素对工艺温度精度的影响规律;首次将中间温度引入计算过程,开发了超快速冷却系统多阶计算修正智能化控制策略,结合轧制生产过程中的历史数据规律,引入数据挖掘技术,减少了上游工序工艺波动对下游工艺控制的遗传性,实现了对轧后冷却工艺温度的精确控制。现场应用表明,该控制策略增强了系统运行稳定性,卷取温度命中率提高了近3%~5%,为产品的开发及批量生产提供了技术保证。     

冷却速率对55Mn钢珠光体相变行为影响规律研究

采用Gleeble-3500热模拟机、硬度计及光学显微镜(OM),研究了55Mn热轧带钢轧后珠光体相变前、相变中及相变后各阶段冷却速率对其组织性能的影响规律。结果表明:降低55Mn钢珠光体相变任何一个温度区间内的冷却速率,都会使55Mn钢晶粒尺寸增大、力学性能降低。其中55Mn钢珠光体相变中温度区间的冷却速率对其室温组织性能的影响最大,相变后温度区间的冷却速率对其室温组织性能的影响最小。