低碳鋼熱軋計(jì)算機(jī)模擬及工藝優(yōu)化研究.pdf

1、近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，對鋼材的應(yīng)用越來越廣泛，其中軋鋼技術(shù)是我國鋼鐵材料成型的主要方法之一。在鋼鐵行業(yè)中，冶煉鋼的90％以上都是通過軋制工藝來生產(chǎn)所需的鋼材，其被廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、能源、交通、機(jī)械制造用構(gòu)件等國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)。因而在日趨激烈的市場競爭下開拓市場，就需要開發(fā)新工藝來不斷提升產(chǎn)品的質(zhì)量和力學(xué)性能。目前，相比于傳統(tǒng)的分析手段應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對軋制全過程的仿真，可實(shí)現(xiàn)對棒材產(chǎn)品的可制造性和產(chǎn)品質(zhì)量的預(yù)報(bào)，可以

2、節(jié)省大量的資源。因此，本課題基于此背景以棒線材20A鋼為研究對象，針對某鋼鐵廠實(shí)際軋制生產(chǎn)中存在的棒材尺寸精度、力學(xué)性能及產(chǎn)品質(zhì)量等問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，所做工作如下：
　?。?）20A鋼本構(gòu)模型及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型的理論研究，通過對試樣在不同變形條件下應(yīng)用-1500Gleeble熱模擬試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)得到材料的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并分析變形條件對流動(dòng)應(yīng)力的影響規(guī)律，最終建立材料的高溫本構(gòu)模型及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型，為后續(xù)軋制過程的模擬及分

3、析提供理論基礎(chǔ)；
　　（2）軋輥孔型的優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際工廠生產(chǎn)提供的理論數(shù)據(jù)，結(jié)合軋制孔型設(shè)計(jì)的相關(guān)理論合理設(shè)計(jì)熱連軋橢圓-圓軋輥孔型參數(shù)；
　　（3）Deform-3D軟件自帶材料數(shù)據(jù)庫的二次開發(fā)及UG三維建模，將建立的材料理論模型及材料的熱物性參數(shù)添加到數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)設(shè)計(jì)的軋輥孔型在UG軟件平臺下進(jìn)行三維建模；
　　（4）通過設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，優(yōu)化軋制工藝參數(shù)，應(yīng)用剛塑有限元仿真技術(shù)，分析了不同軋制工藝條件下坯料的成

4、形過程，得到了熱軋階段應(yīng)力場、等效應(yīng)變場、溫度場、金屬流動(dòng)情況及晶粒尺寸演變情況，從而獲得了優(yōu)化的工藝參數(shù)；
　　（5）軋制物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過將優(yōu)化后的工藝方案進(jìn)行軋制實(shí)驗(yàn)，在得到的熱軋20A鋼棒材進(jìn)行取樣，做相關(guān)的性能檢測和試驗(yàn)，包括：外形尺寸檢測、硬度測試、端面形貌及微觀組織的觀察，并與有限元模擬及仿真進(jìn)行比較。
　　將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較得出如下結(jié)論：利用有限元數(shù)值模擬技術(shù)可準(zhǔn)確地模擬和仿真棒材軋制全過程，優(yōu)化軋