Custom 450钢异形方管热挤压成形的数值模拟及试验研究

为了确定Custom 450钢最佳的热变形区间以指导实际热挤压过程的工艺参数设计,采用Gleeble-3800热模拟试验机在真应变为0.2～1.0,应变速率为0.01～10 s~(-1),变形温度为900～1 200℃的条件下开展了热压缩试验,确定了该钢发生完全动态再结晶的工艺参数区间;基于热压缩试验结果,采用热力耦合有限元方法对Custom 450钢异形方管在不同挤压工艺参数下的成形过程进行了数值模拟,并依据模拟结果进行实际挤压试验验证,确定了最佳的热挤压工艺。研究结果表明,Custom 450钢异形方管的最佳挤压速度为180 mm/s,最佳坯料预热温度为1 200℃,依据模拟结果制备的异形方管形状完整,平直度好,具有优良的显微组织与力学性能均匀性。     

基于DEFORM 3D的铜锌合金支架热挤压成形数值模拟

利用有限元分析软件Deform 3D对铜锌合金的热挤压过程进行数值模拟,可以获得试件成形过程中的材料流动、应力和应变情况。通过对后处理数据的分析,找出在热挤压过程中挤压试件可能出现的缺陷及其主要原因,可以有效地避免由于工艺设计不当等因素带来的生产损失,为热挤压工艺的设计和改进提供可靠的依据。     

热力模拟试验进行热挤压工艺开发的方法研究

结合具体钢种探讨如何使用数值模拟与物理模拟相结合的方式制定热挤压工艺的方法.首先,利用数值模拟软件确定在一定规格的条件下管坯在变形过程中的变形情况,如应变速率、应变量等;随后确定选用哪种热模拟变形方式更适合对热挤压过程的模拟;最终通过热模拟试验选择合适的变形工艺(变形温度和挤压速度).试验结果表明,1 140～1 160℃的挤压温度是可行的.     

Custom 450钢热加工图及显微组织分析

 为了探究Custom 450高强度不锈钢最佳的热变形区间以指导实际生产过程的工艺参数设计,利用Gleeble-3800热模拟试验机在变形温度为900~1 200 ℃、应变速率为0.01～10 s-1的条件下开展了热压缩试验,探讨了Prasad和Murty两种失稳判据在Custom 450钢中的适应性,确定了最佳的热变形区间和塑性失稳机制。研究结果表明,该钢在应变速率为0.2~10 s-1、变形温度为900~1 080 ℃的条件下变形时产生了大量的局部变形带和“项链状”组织,是导致塑性失稳发生的主要原因,显微组织观察结果与Murty准则预测的塑性失稳区更为接近。基于Murty准则建立了Custom 450钢的热加工图,并确定了其最佳的热加工工艺区间分别为1 050~1 200 ℃、0.1~1 s-1和1 100~1 200 ℃、1~10 s-1。     

W-40Cu粉末包套热挤压过程数值模拟

采用DEFORM-2D软件对W-40Cu粉末包套热挤压过程进行了数值模拟,研究了挤压过程中内部多孔体粉末坯料和外部塑性钢套的温度场、应力应变场和速度场的分布情况,并深入分析了坯料的等效应力应变和坯料、包套的最大流动速度随挤压温度、挤压速度、挤压比等的变化情况,以及包套厚度对粉末包套热挤压过程的影响。结果表明:粉末包套挤压过程中在模口附近出现最高温度值,等效应力的最大值出现在锥形区转角处,等效应变最大值出现在模口附近的包套表面,坯料最大流动速度值出现在模口附近的坯料芯部位置,包套最大流速值出现在挤压头部位置;坯料等效应变和流动速度随包套壁厚的增加先升高后降低,在包套壁厚为7.5mm时应变值最高;包套底厚影响挤压坯的形状和材料利用率。模拟得到的不同温度和挤压比下的变形载荷与实验值误差小于10%,吻合较好。     

5A02铝合金薄壁异形管内高压成形数值模拟及试验

利用有限元分析软件Pam-stamp,对5A02铝合金薄壁异形管的内高压成形(IHPF)过程进行数值模拟,研究管坯危险截面的贴模过程和变形机制,优化内压-补偿加载路径,并进行多次试验验证。结果表明,内高压成形过程中管坯曲率半径大的区域先贴合模具,曲率半径小的区域后贴合,后贴合区域会出现由于壁厚减薄严重甚至开裂的情况;不同加载路径的模拟结果表明,在成形过程中位移补偿与加载压力配合不合理会造成管件的褶皱或破裂,优化位移补偿可避免冲击式变形和过多位移堆积,防止壁厚减薄严重和壁厚增厚。多次的数值模拟和实际试验结果基本吻合,两者在危险截面处的壁厚分布变化趋势一致,验证了内高压成形过程位移补偿能够有效地对管坯成形区补料,利于变形过程中管坯材料均匀流动,从而控制壁厚减薄率;试验结果表明,优化的r6路径是合理可行的,可有效指导异形管的内高压成形过程。     

蓄热式钢包烘烤的数值模拟

 为研究高温空气燃烧技术在钢包烘烤过程中的应用效果,优化某钢厂的钢包烘烤制度,利用商业软件FLUENT,采用有限差分方法和速度-压力耦合算法SIMPLE,对钢包烘烤过程的流动、燃烧、传热现象进行数值模拟与优化研究,定量分析了空气预热温度对钢包内温度分布的影响。结果表明,对钢包烘烤器进行技术改造,提高空气预热温度是优化钢包烘烤,节约能源的有效措施,这将对指导现场生产有重要的意义,模拟计算结果与现场工况实测结果基本吻合。     

预热温度对超音速氧气射流特性影响的数值模拟研究

超音速氧气射流特性是影响金属冶炼的重要因素之一。相同条件下,超音速氧气射流的特性会受到喷管入口氧气预热温度的影响。通过数值模拟的方法研究了不同预热温度条件下超音速氧气射流的特性,并与文献值进行了对比分析。结果表明：不同预热温度条件下,超音速氧气射流的速度,温度和压力沿轴向分布趋势相同,首先保持稳定,然后不断地衰减,最终趋于环境参数;与低预热温度相比,高预热温度条件下的超音速氧气射流的出口速度,温度和压力较大;随着预热温度的提高,射流的密度变小,导致射流稳定段的长度有所减小。     

高强度开采关键参数数值模拟研究

为解决高强度开采工作面围岩变形严重的问题,以某矿42204工作面为例,利用数值模拟软件对高强度开采关键参数进行分析：对推采速度与工作面面长对巷道围岩受力情况进行分析,发现随着推采速度和工作面面长的增加,超前支撑压力峰值呈现逐步增大的趋势;对推采速度及工作面面长对顶板下沉量的影响进行分析,发现随着推采速度及工作面面长的增加,巷道顶板的下沉量呈现增大的趋势。该研究结果可为矿井高强度开采围岩稳定性控制提供一定的参考。     

Custom 450高强度不锈钢的动态再结晶行为

为了探究Custom 450钢的动态再结晶行为,采用Gleeble-3800热模拟试验机,在变形温度为1 050～1 200℃和应变速率为0.01～10 s-1的变形条件下开展了单道次等温压缩试验.研究结果显示,在变形温度为1050～1 200℃和应变速率为1.0～10 s-1的变形范围内,钢虽发生了完全的动态再结晶,...     

210t铁水包静置温降过程的数值模拟

通过数值模拟方法,研究了210 t铁水包静置温降过程中铁水包包盖和铁水液位对铁水温降速率的影响.模型中使用S2 S辐射传热模型来考虑渣层与包盖间的辐射传热,并分析了不考虑铁水自然对流对计算结果的影响.结果表明:铁水静置过程计算中,考虑铁水自然对流现象能够明显提高铁水温度的均匀性,并提升计算结果的准确性.使用包盖能够有效...     

桨叶结构对KR脱硫搅拌效果影响的数值模拟

摘要：相较于喷吹法,KR机械搅拌法在铁水脱硫稳定性方面具有显著优势。KR铁水脱硫采用的搅拌桨结构不同,其脱硫效果也不尽相同。基于多重参考系法（MRF）模型,对使用不同搅拌桨的流场进行数值模拟,模拟结果与水模型实验结果较为吻合,最大误差为9.20%。模拟研究了传统四叶桨、螺旋三叶桨,双层四叶桨,双层三叶桨叶对铁水及脱硫剂的搅拌效果。结果表明：使用单层三叶螺旋桨的铁水涡旋高度落差最大。使用双层三叶螺旋桨时的底部区域脱硫剂体积分数为7.89%,与传统桨叶和单层三叶螺旋桨相比,分别增加了175.87%和61.22%。在200t规模的铁水脱硫工业实验表明,与传统四叶桨相比,使用单层三叶桨在深脱硫后铁水中［S］无痕迹率提高10%。     

伴有Marangoni效应的渣/金熔滴融合行为的数值模拟

摘要：以静止渣/金熔滴为对象,运用VOF方法考察熔滴相际间碰撞融合界面行为。当相同直径同种熔滴碰撞融合时,融合速度周期性振荡,不断衰减,并且随着熔滴直径的减小,振荡周期变短,振荡峰值降低。在相同直径不同种熔滴碰撞融合情形下,可观测到明显的Marangoni效应,表面张力梯度差的存在促使熔滴向表面张力小侧移动,且表面张力较大的熔滴位于表面张力较小的熔滴上,可为钢铁冶炼过程中的热质传递强化提供理论依据。     

新型耐高温磨损钢板组织性能与高温磨损行为研究

随着低合金耐磨钢应用领域逐渐增加,对其中高温条件下的耐磨性能提出了要求.通过成分设计、控制轧制和离线热处理工艺制备了一种Mo、V合金化新型低合金高温耐磨钢.初步探索了其在300～500℃温度范围的高温磨损行为和组织演变,并与同硬度级别的商用常规耐磨钢NM450进行了对比分析.结果 表明:通过添加Mo和V等元素可以抑制位...     

先进高强度汽车用钢研究进展及展望

安全、环保、节能成为当前汽车制造业发展的主题,采用高强度钢板制造的车身不仅可以有效减轻车身重量,降低油耗,还可以提高汽车的安全性和舒适性,是同时实现车体轻量化和提高碰撞安全性的最佳途径。针对汽车车身轻量化的发展趋势和技术要求,重点介绍了双相(Dual-phase, DP)钢、复相(Complex-phase, CP)钢、淬火配分(Quenching and partitioning, Q&P)钢、热成形钢、中锰钢以及低密度钢等先进高强度汽车用钢的微观组织和力学性能特征、工艺参数控制和强韧化机制研究等内容的现状和最新成果,并针对不同种类的先进高强度汽车用钢的优化控制思路提出了介绍和建议,相关的研究结果内容为高性能汽车用钢的研发与生产具有一定的指导意义,为实现更高强度、更高塑韧性以及优良服役性能的先进高强度汽车用钢的设计、研发与应用提供了有益的参考。     

Mg对M2高速工具钢中碳化物的影响

摘要：在实验室条件下,向M2高速钢中加入Ni-Mg合金,对M2高速钢进行变质处理,研究其对高速钢一次碳化物的影响。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法检测高速钢中的Mg含量,采取电解萃取的方法分析碳化物类型及相对含量的变化,在SEM-EDS扫描电镜下观察碳化物分布、尺寸、形貌的变化。结果表明,向M2高速钢中加入Mg能降低二次枝晶间距,细化碳化物的尺寸。Mg细化碳化物的效果随Mg含量的变化而变化。当Mg质量分数为8×10-6时效果最好,之后随着Mg含量的上升,效果变差。微量Mg细化碳化物的原因是Mg会向晶界偏聚,阻碍合金元素的扩散,从而抑制了碳化物的长大;同时Mg能对高速钢中的夹杂物改性,形成的大量细小、弥散的含Mg夹杂物可以诱导碳化物的析出,从而达到细化碳化物尺寸的效果。     

气刀对热镀锌锅流场影响的数值模拟

气刀喷吹是带钢连续热镀锌生产的重要工序,理解气刀喷吹过程对锌锅内部流场和表面流场规律的影响对提高带钢质量具有重要意义.建立了带钢连续热镀锌过程中气刀喷吹三维流场数学模型及锌锅流场三维数学模型,将气刀喷吹在锌锅表面的压力作为动量源项加载到锌锅流场数学模型的动量方程中,分析气刀喷吹压力及带钢速度对锌锅内部及表面流场的影响,...     

喷射成形和粉末冶金工艺对高速钢2030组织性能的影响

摘要：利用金相显微镜、SHT4305 W电液伺服万能试验机、M 200磨损试验机等对喷射成形、粉末冶金2种工艺生产的同规格同位置高速钢2030的退火组织、回火组织、非金属夹杂物、淬回火硬度和摩擦磨损性能进行了研究。结果表明，喷射成形工艺生产的2030，其组织与粉末冶金工艺生产的2030差距明显，但其耐磨性能好于粉末钢2030，对其耐磨性能提高的机理进行了阐释。     

2507双相不锈钢热轧板表面起皮缺陷的特征及成因分析

针对2507双相不锈钢热轧板表面起皮缺陷问题,通过对热轧板取样,使用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪观察起皮缺陷处表面,并进一步对基体处进行了观察,对比了两者金相组织特点以及物相组成,分析了起皮缺陷的成因及形成过程.研究发现:起皮缺陷处组织变形流向与基体明显不同,铁素体体积分数为83.97％,显著高于其基体的62.33％,...