低碳鋼熱軋計算機模擬及工藝優(yōu)化研究.pdf

1、近年來，隨著我國經(jīng)濟建設(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、機械制造用構(gòu)件等國民經(jīng)濟支柱產(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)量和力學性能。目前，相比于傳統(tǒng)的分析手段應(yīng)用計算機模擬技術(shù)對軋制全過程的仿真，可實現(xiàn)對棒材產(chǎn)品的可制造性和產(chǎn)品質(zhì)量的預(yù)報，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，針對某鋼鐵廠實際軋制生產(chǎn)中存在的棒材尺寸精度、力學性能及產(chǎn)品質(zhì)量等問題進行了系統(tǒng)的研究，所做工作如下：
　?。?）20A鋼本構(gòu)模型及動態(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熱模擬試驗機進行壓縮實驗得到材料的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并分析變形條件對流動應(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)；
　?。?）軋輥孔型的優(yōu)化設(shè)計，根據(jù)實際工廠生產(chǎn)提供的理論數(shù)據(jù)，結(jié)合軋制孔型設(shè)計的相關(guān)理論合理設(shè)計熱連軋橢圓-圓軋輥孔型參數(shù)；
　?。?）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)計的軋輥孔型在UG軟件平臺下進行三維建模；
　?。?）通過設(shè)計正交試驗，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)；
　?。?）軋制物理實驗驗證，通過將優(yōu)化后的工藝方案進行軋制實驗，在得到的熱軋20A鋼棒材進行取樣，做相關(guān)的性能檢測和試驗，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行比較。
　　將數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果比較得出如下結(jié)論：利用有限元數(shù)值模擬技術(shù)可準確地模擬和仿真棒材軋制全過程，優(yōu)化軋