厚板厚向温度分布对热轧过程金属变形的影响

基于温控形变耦合工艺下轧件厚向温度分布的特点,即使轧件厚向芯表温差相等,但厚向温度梯度不同,会对金属变形产生不同的影响。通过数值模拟,研究了厚板厚向温度梯度对轧件内部金属变形的影响。对于芯表温差为300 ℃的温度场,随着冷却强度与水冷时间的不同,沿钢板厚向会形成“近表层大温度梯度区+近芯部等温区”的混合温度场。随着冷却强度的增大,水冷时间的减少,近芯部等温区厚度逐渐增加。经模拟计算,当钢板近芯部等温区厚度增加至1/2板厚时,轧件芯部应变值减少约0.015。结果表明,大冷却强度、少水冷时间的温控形变耦合工艺,会弱化轧件厚向变形渗透效果。另外,随着近芯部等温区厚度的增加,头部沿纵向金属变形不均匀性减小,表明大冷却强度、少水冷时间的温控形变耦合工艺,有利于提高轧件头部沿长度方向的金属流动均匀性。     

道次间冷却工艺对轧制力的影响分析

采用道次间冷却工艺会使轧件温度降低,引起轧制负荷增加,影响轧机出口钢板厚度控制。但目前对于该影响程度多局限于定性认识上,缺乏对其定量性评价。基于此,结合模型分析、实验室研究和工业试验,分析了道次间冷却工艺参数对轧制力的影响规律。结果表明:对于100 mm厚钢板,通过道次间强水冷,在心表形成150℃左右温差时进行轧制,变形向钢板心部渗透;对于国内某3 500 mm中厚板轧机,采用"温控-形变"耦合轧制,道次轧制力增加了15%左右,由此引起的钢板厚度变化在0. 3 mm左右,在投入自动控制算法后,该厚度偏差可在后续道次消除。     

冷却工艺对Q345钢轧制过程中金属变形的影响

受原始坯规格或轧机能力限制,厚板轧制压下率不足将使轧制变形难以向轧件心部渗透,导致连铸坯原始内部缺陷难以消除、钢板组织粗化等问题,影响最终产品的质量。研究了通过控制轧制过程中的冷却工艺,实现温控和变形耦合的轧制工艺,旨在通过厚向大温度梯度轧制增强轧件的变形渗透性。重点研究了轧件厚向相同心表温差不同温度梯度条件对金属塑性变形的影响。     

TiAl合金板材包套轧制过程工艺模拟与优化

通过对TiAl合金板材包套轧制过程有限元模拟仿真,研究了包套对板材轧制成形性能的影响并优化了轧制速度、保温条件以及轧辊尺寸等轧制工艺,获得了优化的工艺参数范围。结果表明,包套不仅可以保温,更有利于提高轧件表面的变形均匀性,当包套厚度为3~4 mm时轧制效果最优;当轧制速度为1.5 rad·s~(-1)、轧辊直径为Φ100 mm时,包套与TiAl合金轧件变形协调最好,轧件质量最佳。根据数值模拟获得的工艺参数制定了TiAl合金多道次包套轧制工艺,克服了TiAl合金板材轧制过程中容易开裂的缺陷,成功制备出TiAl合金板材,并获得了细小均匀的显微组织。     

极薄带轧制过程的晶体塑性有限元分析

极薄带轧制过程中,当轧件厚度降低到与晶粒尺寸同一量级时,其变形在很大程度上受到晶粒形态和取向等内部组织状态的影响,传统塑性理论不能直接用于微观塑性成形的分析。介绍了采用晶体塑性有限元方法对极薄带轧制过程所做的研究,如轧件厚度和晶粒尺寸对轧制变形的影响、塑性变形时滑移系的激活和运动等。     

深冷轧制态H65黄铜板料抗拉强度的尺寸效应

借助光学显微镜、透射电镜、X射线衍射及微拉伸试验等方法研究了深冷轧制工艺对H65黄铜板显微组织和抗拉强度的影响,分析了试样厚度引起的微尺寸效应对其力学性能的影响规律。结果表明:H65黄铜在深冷轧制不同变形量下均无新相产生;经过不同变形量的深冷轧制,H65黄铜板厚度从500μm减薄至70μm,显微组织逐渐细化并出现纤维组织,厚度为100μm时,组织内部出现了高密度位错和大量形变孪晶,孪晶与位错的交互作用显著;随着厚度的减小,强度上升,抗拉强度从原始态的474 MPa增加到734 MPa,表现出"越小越强"的尺寸效应。     

基于ANSYS/LS-DYNA的楔横轧应力应变分析

通过ANSYS/ LS-DYNA有限元分析软件,对楔横轧轴类件的成型过程进行数值模拟,分析楔横轧轴类件轧制过程的应力应变规律,并对各轴向应力应变进行比较,阐明楔横轧轴类件的变形特征,得到轴类零件轧制过程中轧件内部的应变场、轧件表面变形形状等信息,可为其他零件轧制成形机理及变形规律的研究提供理论依据和参考.     

重轨BD2异形孔型可逆轧制过程的有限元模拟分析

通过翻转和平移轧辊的方法来实现轧件翻钢和侧向推钢过程,并通过给轧件加载一个加速度来实现可逆轧制,在此基础上对60 kg·m-1的U71Mn钢重轨轧制BD2异形孔可逆轧制过程进行了三维热力耦合有限元模拟,分析了轧件在各道次轧件横断面等效应变分布、温度场变化以及轧制力数据。结果表明:轧件的中心存在一个较大的低变形区域,并且随着轧制进行被分隔成两个部分,最终在轨头以及轨底的中心位置形成两个低变形区域,这种变形规律不利于铸坯心部缺陷的修复,轧件内部最高温度出现在轧件心部到表面的中间位置。温度和及轧制力的实测值与模拟值吻合良好,验证了模型的有效性。     

粗轧变形区温度场实验及仿真

轧制变形区温度场的分布是轧制力及轧件微观结构预测的重要参数之一。采用实验和有限元的方法研究了铝板热轧过程,侧重轧件变形区温度的分布,并对变形区接触热传递系数的分布规律进行了分析;以此作为轧辊轧件间传热模型,建立了实验轧制的数学模型。结果表明,轧件在轧制变形区存在较大的温度梯度,并且与实验结果吻合较好。     

板带钢张力热连轧过程的数值模拟

在实际的板带轧制生产过程中,轧件内部的金属流动情况是很难通过实验的方法得到。本文利用ANSYS/LS-DYNA显式动力分析软件,在张力热连轧过程中,对轧件内部的金属流动影响进行了有限元模拟。对板带材轧制过程中节点的位移矢量和轧制力进行了分析,得出张力对轧件内部金属流动的影响规律,计算结果与现场数据基本吻合,为轧制工艺的制定提供参考。     

道次间冷却工艺对厚板芯部变形及组织的影响

利用道次间冷却技术对特厚钢板轧制开展道次间冷却工艺试验,研究轧制过程中的冷却参数对钢板变形渗透性和晶粒细化的影响规律。研究结果表明:道次间冷却工艺能够促进轧制变形向特厚钢板芯部渗透,在一定程度上消除了芯部带状组织;采用再结晶低温区连续轧制并在轧制道次间进行大强度冷却工艺,特厚钢板芯部组织晶粒明显细化,晶粒尺寸可达10~15μm;粗轧道次间的冷却工艺对轧制变形渗透的提高效果优于中间坯冷却工艺,并且道次间冷却强度的增大有助于进一步提高变形渗透性。     

中厚板轧制过程的数值模拟

以L245级管线钢材料的热物性参数(密度、泊松比、杨氏模量、热膨胀系数、热导率和比热)和热模拟压缩实验获得的高温变形时应力—应变曲线等试验数据为基础,在MSC.Marc软件中建立了该钢种材料数据库,并建立了中厚板多道次轧制过程的二维有限元模型。以铸坯厚度为220mm、成品厚度为25.4mm的热轧过程为例,通过对轧件与轧辊接触面间换热系数采用取不同常数值的方法,并依据其生产时所采集的各道次相关工艺参数,对该轧件全道次热轧过程进行了数值模拟,将各道次的轧制力计算值与实测值进行了分析比较,确定了轧件与轧辊间接触面换热系数的最佳值。利用本文模型对厚度为180mm的轧件单道次轧制过程进行了数值模拟,研究了不同变形工艺参数(轧制温度、道次压下率和轧制速度)对变形区等效应变和等效应力的影响。结果表明,在轧机设备能力及生产现场条件允许时,高温粗轧阶段纵轧道次可采用低速大压下率进行轧制成形,使变形较充分地向轧件芯部渗透,从而使钢板获得细小均匀的晶粒组织,有效改善钢板的强韧性能。     

700 MPa级汽车大梁钢混晶组织问题研究

针对邯钢700 MPa级汽车大梁钢存在不同程度混晶组织的问题,通过对铸坯、中间坯和成品钢板组织及生产工艺的研究,可以明确铸坯原始组织存在枝状晶和块状混晶组织,并且加热工艺不合理、粗轧单道次压下率偏小以及精轧前机架进入部分再结晶区轧制是导致成品钢板混晶组织的主要原因。为此,对生产工艺进行了优化,板坯出炉温度按目标中上限控制,板坯最短在炉时间不低于170 min,均热段停留时间控制在40~70 min;调整R₂机架最后3道次负荷分配来提高单道次压下率,实际压下率按23%~30%控制,为奥氏体充分再结晶提供必需的变形量;通过调整精轧穿带速度和增开机架间冷却水来提高轧制速度,使成品钢板混晶组织问题得到明显改善且提高了低温冲击性能,减少了用户加工开裂和后续服役疲劳断裂的风险。     

坯料厚度及轧制规程对厚规格管线钢落锤撕裂性能的影响

厚规格管线钢板随其厚度的增加, 落锤撕裂性能控制难度急剧增加, 成为管线钢开发的关键技术。本文对厚规格管线钢板生产过程中铸坯厚度、未再结晶区压下率、变形速率及轧制规程优化设计对粗轧阶段的变形渗透及钢板落锤撕裂性能的影响规律进行了分析研究, 并进行了工业化轧制试验。结果表明: 轧制相同规格(22 mm厚)管线钢板时, 铸坯厚度由300 mm增加到400 mm, 钢板落锤剪切面积由85%～90%提高到90%~100%; 采用相同坯料(400 mm厚)轧制25 mm厚度管线钢板, 通过优化轧制规程, 钢板落锤剪切面积由85%~90%提高到90%~95%。     

低压缩比厚规格钢板轧制工艺开发

山东钢铁集团有限公司100~120mm厚Q345系列钢板前期均采用复合制坯生产,成材率低、加工费用高、生产周期长。为此,通过控制加热温度、采用道次大压下量轧制工艺、轧后采用强水冷工艺并优化正火工艺后,成功实现了用250mm连铸坯生产100~120mm厚Q345系列钢板,且钢板内部质量及性能均满足要求。     

Q550D高强钢冲击性能不稳定成因研究

针对南京钢铁股份有限公司生产的Q550D高强板冲击功不稳定的技术难点,分析了道次压下量、终轧温度和终冷温度对Q550D钢板冲击性能的影响。研究结果表明,对于厚25、30mm的高强板,待温坯厚度最大不应超过60mm,待温温度不超过900℃,终轧温度应控制在810～825℃,终冷温度控制在505～537℃范围内,可有效改善钢板的冲击性能。     

粗轧温降控制技术的应用

针对首钢股份一热轧厂实际,对粗轧区域温降控制技术进行了研究,从板坯温度均匀性、粗轧纯轧时间、粗轧区域冷却水控制等方面进行控制,有效地控制了粗轧温降,为采用低温轧制技术创造了有利条件。     

连铸坯锻轧工艺对核电用特厚钢板内部质量和力学性能的影响

研究了采用300 mm厚连铸坯锻轧生产核电特厚钢板的工艺,通过对连铸坯直轧、模铸和连铸坯锻轧3种不同工艺生产的核电特厚钢板内部质量和力学性能进行对比分析,结果表明：连铸坯直轧工艺生产的特厚钢板不能满足NB/T47013-2015《承压设备无损检测》Ⅰ级和GB/T 5313《厚度方向性能钢板》Z向断面收缩率大于35%的要求,钢板内部存在裂纹和偏析。采用锻轧工艺生产的钢板能够100%满足探伤要求,连铸坯芯部裂纹和柱状晶在高温锻造过程中能够有效焊合和破碎,并且高温加热过程对连铸坯的芯部偏析有很大程度的改善,通过锻造和轧制工艺相结合,能够解决连铸坯直轧出现的探伤不合问题,并且能替代高成本的模铸生产,进一步降低生产成本。     

水电用SX610CF特厚钢板的研发

介绍了南阳汉冶特钢有限公司水电用80 mm SX610CF特厚钢板的开发,主要介绍了其化学成分设计以及TMCP+回火工艺,包括钢坯加热温度的确定,两阶段控制轧制工艺及不同回火温度对钢板组织性能的影响。试制结果表明,钢坯加热温度设定为1 190 ～ 1 210 ℃;采用设计的压下规程,每道次的变形均能渗透到钢板芯部,改善了钢板芯部组织;试制钢板力学性能及冲击韧性均可满足水电用钢的技术要求。