（材料加工工程專業(yè)論文）sphd鋼csp熱軋過程計(jì)算機(jī)模擬.pdf

武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第1 頁 摘要 熱軋酸洗深沖板s p h d 鋼是邯鋼為了降低生產(chǎn)成本，充分發(fā)揮設(shè)備優(yōu)勢(shì)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 所開發(fā)的新鋼種。 本文對(duì)邯鋼c s p 線生產(chǎn)的熱軋酸洗板s p h d 開展鋼的控軋控冷工藝與組織性能關(guān)系的試 驗(yàn)和理論研究，目的是優(yōu)化c s p 線生產(chǎn)s p h d 控軋控冷工藝，改善鋼的性能。主要是結(jié)合生 產(chǎn)線上精軋機(jī)組的工藝條件，在g l e e b l e l 5 0 0 上做雙道次壓縮試驗(yàn)，通過理論回歸得出此鋼 種的道次間隙中的靜態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型，再結(jié)晶晶粒尺寸模型，軋后冷卻過程鐵素體晶粒 尺寸模型及成品硬度模型。并通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫點(diǎn)及軋機(jī)之間的距離，使用有限差分的方法，建 立c s p 生產(chǎn)線精軋機(jī)組溫度隨時(shí)間的變化模型。通過建立起來的五個(gè)模型，使用v i s u a lc # 軟件進(jìn)行編程，對(duì)c s p 生產(chǎn)線軋制過程進(jìn)行模擬。修改不同的工藝參數(shù)，可預(yù)報(bào)精軋每道次 軋件溫度、靜態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)、成品的晶粒尺寸和硬度。從模擬的結(jié)果來看，通過改變控軋 控冷工藝可以很好的優(yōu)化軋制工藝制度和得到性能較優(yōu)的產(chǎn)品。 關(guān)鍵詞：s p h d ；數(shù)學(xué)模型：軋制工藝；計(jì)算機(jī)模擬 a b s t r a c t t or e d u c ep r o d u c t i o nc o s t s ，a n dm a k ef u l lu s eo f e q u i p m e n t s ，e n h a n c em a r k e tc o m p e t i t i v e n e s s ， h a n d a ni r o n & s t e e lc o ，l t d d e v e l o pan e wh o ts t r i ps p h d 1 1 1 er e s e a r c ho ft h i sa r t i c l ei sb a s e do nt h eh o ts t r i ps p h d ，w h i c hp r o d u c tb yc s po fh a n d a n i r o n & s t e e lc o ，l t d ，t h ec o n t e n t sc o n t a i nt e s t sa n dt h e o r e t i c a ls t u d i e so f p r o c e s sa n do r g a n i z a t i o n a l p e r f o r m a n c er e l a t i o n s h i pi ns t e e lc o n t r o l l e dr o l l i n ga n dc o o l i n g ，t h ea i mi st oo p t i m i z et h ec s pl i n e p r o d u c t i o nt h es p h dc o n t r o l l e dr o l l i n ga n dc o o l i n gt e c h n o l o g yt oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft h e s t e e l c o m b i n a t i o no ft h ec o n d i t i o n so ft h el a s tt h r e et i m e so ff i n i a lr o l l i n g ，d og l e e b l e - 15 0 0t h e d u a l c h a n n e lc o m p r e s s i o nt e s t ，o b t a i n i n gt h es t a t i cr e c r y s t a l l i z a t i o nb e t w e e nr o l l i n gp a s s ，g r a i n g r o w t hm o d e l ，f e r r i t eg r a i ns i z em o d e la f t e rr o l l i n ga n df i n i s h e dh a r d n e s sm o d e lb yc u r v i l i n e a r r e g r e s s i o n t h r o u g ht h et e m p e r a t u r eo nm e a s u r e m e n tp o i n t sa n dt h ed i s t a n c eb e t w e e nt h em i l l s ， u s i n gf i n i t ed i f f e r e n c em e t h o dt oe s t a b l i s ht h em o l do ft h et e m p e r a t u r ec h 舡瑪崦、砘mt i m e so nc s e t h r o u g hs e t t i n gu pt h ef i v em o d e l s ，u s e v i s u a lc 拌s o f t ：w a r et os i m u l a t et h er o l l i n gp r o c e s so ft h e c s pp r o d u c t i o nl i n e m o d i f y i n gt h e d i f f e r e n tp a r a m e t e r sc a np r e d i c tt h ep e r c e n t a g eo fs t a t i c r e c r y s t a l l i z a t i o n ，g r a 洫s i z ea n dh a r d n e s so ff i n i s h e ds t e e lp l a t e ，t e m p e r a t u r ef o re a c hp a s sr o l l i n g 碭er e s u l t so fs i m u l a t i o ni n d i c a t e dt h a tc h a n g i n go fc o n t r o l l e dr o l l i n ga n dc o n t r o l l e dc o o l i n g p r o c e s sc a nb ev e r yg o o dt oo p t i m i z et h eh o tr o l l i n gp r o c e s sa n dg e tab e t t e rp e r f o r m a n c eo ft h e p r o d u c t k e y w o r d s ：s p h d ；m a t h e m a t i c a lm o d e l ；r o l l i n gp r o c e s s ；c o m p u t e rs i m u l a t i o n 武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第1 頁 1 1 課題來源與研究意義 第一章緒論 本文以邯鋼c s p 熱軋酸洗線熱連軋系統(tǒng)為背景，以s p h d 鋼為研究對(duì)象，通過建立數(shù)學(xué)建 模和計(jì)算機(jī)模擬的方法來優(yōu)化軋制工藝，以期獲得最優(yōu)的軋制工藝，從而保證鋼板的質(zhì)量和 產(chǎn)品的性能。 我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活各個(gè)角落都可以看到鋼鐵材料的使用，鋼鐵已經(jīng)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中 不可替代的材料之一。我國的鋼鐵產(chǎn)量近年來雖然一直居于世界前列，但是高附加值和高科 技含量的產(chǎn)品仍然相當(dāng)缺乏。熱軋酸洗深沖板是以優(yōu)質(zhì)熱軋薄板為原料，經(jīng)酸洗機(jī)組去除氧 化層、切邊和精整等處理，其表面質(zhì)量和使用要求介于熱軋板和冷軋板之間的，可以很好的 替代部分熱軋板和冷軋板使用n 3 1 。酸洗板與冷軋板相比，它的主要優(yōu)勢(shì)在于：1 ) 降低了生 產(chǎn)成本，用酸洗板替代冷軋板可以有效的為企業(yè)節(jié)省成本，有利于增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力2 ) 提高了產(chǎn)品表面質(zhì)量，由于熱軋酸洗板去除了鋼材表面的氧化鐵皮，鋼材的表面質(zhì)量得到改 善和提高，比普通的熱軋板更加便于焊接、涂油和上漆等操作。3 ) 提高了產(chǎn)品精度，鋼材經(jīng) 過平整以后，板型發(fā)生一定的變化，從而減少不平度的偏差，良好的板型使得表面處理和深 加工更加容易。4 ) 提高了表面光潔度，經(jīng)過酸洗處理后的鋼材表面光潔，外觀效果好。5 ) 提高了對(duì)環(huán)境的保護(hù)，使用酸洗板能減少用戶分散酸洗造成的環(huán)境污染，有利于保護(hù)環(huán)境。 從上述幾點(diǎn)可以看出酸洗板與冷軋板相比有很大優(yōu)勢(shì)，它不但保證了用戶對(duì)質(zhì)量高質(zhì)量的使 用要求，而且有效的降低了采購成本睜7 】。 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國內(nèi)市場(chǎng)對(duì)熱軋酸洗板的需求量在不斷的增加，在2 0 0 6 年， 邯鄲鋼鐵公司開始拓寬產(chǎn)品規(guī)格，開發(fā)了連鑄連軋的熱軋酸洗深沖板( s p h d ) ，來滿足日益增 長的市場(chǎng)需求。邯鋼熱軋酸洗深沖板，主要是用來代替產(chǎn)品厚度在2 o m m 的冷軋板及一些有 特別要求的板帶。熱軋酸洗深沖板( s p h d ) 的成功開發(fā)，在提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)還可以后 續(xù)來開發(fā)出具有更高附加值的高深沖性能的鋼種，不但降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，增加效率，而 且在節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境等方面，有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。 在需求量不斷增加的同時(shí)，市場(chǎng)對(duì)其組織和性能提出了更高的要求。為了滿足不同用戶 對(duì)鋼板質(zhì)量和性能的要求，控制軋制和控制冷卻廣泛的應(yīng)用于熱軋酸洗板領(lǐng)域，并取得一定 的成果8 。1 2 1 。 1 2 課題研究的內(nèi)容 ( 1 ) 酸洗深沖板s p h d 形變奧氏體靜態(tài)再結(jié)晶行為研究，研究靜態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)與變 形溫度、變形程度、應(yīng)變速率、原始奧氏體晶粒尺寸及時(shí)間之間的關(guān)系，建立精軋過程溫降 模型，靜態(tài)再結(jié)晶模型。 ( 2 ) 酸洗深沖板s p h d 形變奧氏體相變行為研究，研究軋后層流冷卻過程中冷卻速度與 第2 頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 奧氏體的相變溫度之間的關(guān)系，建立了空冷，水冷模型以及相變模型。 ( 3 ) 酸洗深沖板s p h d 控制冷卻研究，酸洗深沖板s p h d 控冷后的晶粒尺寸及硬度以及冷 卻速度、終冷溫度等的影響。 ( 4 ) 對(duì)現(xiàn)行工藝制度進(jìn)行分析，提出加硼酸洗深沖板s p h d 工藝優(yōu)化方向。 ( 5 ) 通過建立的軋制過程數(shù)學(xué)模型，利用軟件v i s u a ls t u d i 0 2 0 0 5 來模擬現(xiàn)場(chǎng)工藝，分 析不同的工藝制度對(duì)成品組織性能的影響，達(dá)到優(yōu)化工藝的目的。 1 3 控制軋制與控制冷卻 控制軋制和控制冷卻技術(shù)是國內(nèi)二十多年來新發(fā)展起來的軋鋼新技術(shù)，隨著這項(xiàng)技術(shù)的 不斷完善和推廣，在使用過程中明顯的改善和提高了鋼材的使用性能和強(qiáng)韌性，同時(shí)也減少 了能源的消耗，保護(hù)了環(huán)境，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝n 引。做為鋼鐵材料生產(chǎn)流程主要環(huán)節(jié)的材料加 工過程，通過優(yōu)化控軋控冷工藝可得到性能范圍很寬的不同規(guī)格的產(chǎn)品?？刂栖堉坪涂刂评?卻技術(shù)是目前世界s l $ j 過程中常用的技術(shù)，控制軋制是通過控制熱軋時(shí)的壓下量，溫度制度 等條件使其最佳化，人為的調(diào)整奧氏體相變狀態(tài)的一種技術(shù)?？刂评鋮s是在控制軋制的基礎(chǔ) 上，通過控s u s l 件的溫降的過程來控制過冷奧氏體相變的技術(shù)n 4 | 。 6 0 年代初期我國開始研究控制軋制，軋后冷卻技術(shù)和鋼材形變熱處理工藝。但是這方面 的研究由于種種原因被耽誤了十幾年，7 0 年代以來，控制軋制和控制冷卻越來越受重視。目 前常把控制軋制和控冷工藝兩者相結(jié)合的技術(shù)稱為t m c p 工藝?？刂瓶乩湎嘟Y(jié)合的技術(shù)能夠把 鋼材的兩種強(qiáng)化效果相疊加，使鋼材的強(qiáng)韌性和綜合力學(xué)性能進(jìn)一步提高。1 9 7 8 年以后的一 個(gè)時(shí)期，國內(nèi)建立了很多控制軋制模擬實(shí)驗(yàn)室，板材和棒材控制冷卻實(shí)驗(yàn)室，計(jì)算機(jī)控制工 藝參數(shù)模擬實(shí)驗(yàn)室等n 5 1 ，這些研究為控制軋制和控制冷卻基本理論的建立以及軋制新工藝的 開發(fā)做出了很大的貢獻(xiàn)，為后來新產(chǎn)品的開發(fā)研制創(chuàng)造了有利的條件。 1 3 1 控制軋制 控制軋制的雛形是2 0 世紀(jì)2 0 年代，當(dāng)時(shí)國外一些沒有熱處理能力的軋鋼廠為了提高鋼 的強(qiáng)度和韌性，將終止溫度控制在9 0 06 c 以下，并在軋制時(shí)給予2 0 3 0 的道次壓下率，成功 生產(chǎn)出了韌性很好的鋼材，這就形成了控制軋制的最初概念；2 0 世紀(jì)6 0 年代到7 0 年代控制 軋制技術(shù)在歐美開始逐漸普及起來，并相繼開發(fā)出一系列新的控制軋制工藝，提出了相應(yīng)的 控制軋制理論；控制軋制技術(shù)在世界范圍內(nèi)普及是1 9 7 5 - 1 9 8 5 年n 6 1 。 控制軋制是形變熱處理的一種重要形式，它首先在中厚板和熱軋帶鋼生產(chǎn)中得到廣泛的 成功的應(yīng)用?？刂栖堉频娜蝿?wù)主要是通過控制軋制過程中各道次軋制溫度和壓下量等工藝參 數(shù)來控制與優(yōu)化奧氏體的狀態(tài)，并為冷卻過程中得到細(xì)小的相變組織準(zhǔn)備條件，由此達(dá)到控 制鋼材組織性能的目的。 控制軋制同常規(guī)軋制方法相比，有很多突出優(yōu)點(diǎn)，歸納起來主要有口7 1 ： ( 1 ) 通過大量的實(shí)驗(yàn)研究，用控制軋制方法生產(chǎn)出來的鋼材，其強(qiáng)度和韌性等機(jī)械性能 武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 第3 頁 都有很大的提高。控制軋制可以使鐵素體晶粒明顯細(xì)化，從而使得鋼材的強(qiáng)度得到提高，韌 性得到改善。 ( 2 ) 可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝?？刂栖堉瓶梢匀〈；葴靥幚砹?。 ( 3 ) 由于鋼材的綜合機(jī)械性能得到提高，使得鋼材的使用范圍擴(kuò)大，使用壽命增長。同 時(shí)由于生產(chǎn)工藝得到簡(jiǎn)化，產(chǎn)品質(zhì)量得到提高，在適合的生產(chǎn)條件下也會(huì)使得鋼材的生產(chǎn)成 本降低。 ( 4 ) 用于控制軋制的設(shè)備比常規(guī)軋制設(shè)備重量輕，有利于設(shè)備輕型化的發(fā)展。 控制軋制的作用以細(xì)化晶粒為主?？刂栖堉坪蟮膴W氏體再結(jié)晶過程，對(duì)最終獲得細(xì)小的 晶粒組織有決定性的作用。根據(jù)奧氏體發(fā)生塑性變形的條件，控制軋制可以被分為以下三種 類型n 8 1 ： 再結(jié)晶型控制軋制是指在奧氏體變形過程和變形后自發(fā)產(chǎn)生奧氏體再結(jié)晶的區(qū)域中進(jìn) 行的軋制，變形溫度一般高于1 0 0 0 。0 。它是將鋼加熱到奧氏體化溫度，塑性變形時(shí)總變形量 大于6 0 ，在每道次的變形過程中或者在兩道次間隙之間發(fā)生動(dòng)態(tài)或靜態(tài)再結(jié)晶，并完成其 再結(jié)晶的過程。奧氏體在反復(fù)軋制和再結(jié)晶的過程中晶粒不斷被細(xì)化，低溫再結(jié)晶區(qū)晶粒細(xì) 化更加明顯。在再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí)，如果鋼材軋后在空氣中停留時(shí)間過長，再結(jié)晶晶粒會(huì)緩慢 長大，并形成粗大的奧氏體晶粒。軋后的間隙時(shí)間發(fā)生奧氏體靜態(tài)再結(jié)晶和次動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。 為了避免出現(xiàn)特大晶粒，在高溫區(qū)軋制時(shí)要保證一定的道次壓下量，促使奧氏體晶粒均勻細(xì) 化。 未再結(jié)晶型控制軋制是指通過空冷或噴淋等方法控制軋制溫度到奧氏體未結(jié)晶區(qū)域進(jìn)行 的軋制。鋼材被加熱到奧氏體化溫度以后，在奧氏體再結(jié)晶溫度以下發(fā)生塑性變形，在軋制 過程中不會(huì)發(fā)生奧氏體再結(jié)晶現(xiàn)象。塑性變形使奧氏體晶粒被拉長，并且在晶粒內(nèi)形成大量 變形帶，孿晶和位錯(cuò)。奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變時(shí)，鐵素體的形核部位首先是變形奧氏體的晶界。 鐵素體晶粒由于奧氏體晶粒被拉長，長大的過程將會(huì)被阻礙。同時(shí)由于加大了變形量，變形 帶的數(shù)量也開始增加，并且它們?cè)诰Я?nèi)更加均勻的分布，使得相變后鐵素體晶粒得到細(xì)化。 未結(jié)晶區(qū)軋制的軋制方法可以提高鋼的強(qiáng)度，改善鋼的韌性主要就是由于鐵素體晶粒被細(xì)化。 這種控制軋制的工藝非常適用于含有微量合金元素的低碳鋼，如含鈮、鈦、釩的低碳鋼。 兩相區(qū)控制軋制，一般是在奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行控制軋制然后在奧氏體和 鐵素體兩相區(qū)的溫度上進(jìn)行一定道次的軋制，奧氏體晶粒在這個(gè)溫度范圍變形的過程中會(huì)繼 續(xù)被拉長，晶粒內(nèi)部也會(huì)形成新的滑移帶，并在這些地方形成新的鐵素體晶核，轉(zhuǎn)變成細(xì)小 的等軸鐵素體。被變形的鐵素體如果變形量小于1 0 時(shí)，晶粒內(nèi)部會(huì)形成很小的亞晶，同時(shí) 在兩相區(qū)的奧氏體中富集的碳會(huì)以細(xì)小的碳化物析出。因此，為了提高鋼材的鋼材的強(qiáng)度和 韌性，在進(jìn)行兩相區(qū)軋制時(shí)要控制好軋制溫度和變形制度。 在實(shí)際控制軋制生產(chǎn)中，由于鋼種的化學(xué)成分、鋼材的使用要求、鋼廠的設(shè)備能力等的 相同，各種控制軋制方法可以單獨(dú)應(yīng)用，也可以把兩種或三種控制工藝配合在一起使用。 第4 頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 3 2 控制冷卻 控制冷卻技術(shù)早期被用于淬火處理來提高成品強(qiáng)度，于2 0 世紀(jì)6 0 年代后期研究者將這種 控冷技術(shù)用在熱帶軋機(jī)上控制帶鋼質(zhì)量?？刂评鋮s技術(shù)是利用軋材的余熱進(jìn)行熱處理的技術(shù)， 控制冷卻的任務(wù)是通過對(duì)熱軋過程鋼材開始與終止冷卻溫度，冷卻速度，冷卻方式等冷卻參 數(shù)的控制與優(yōu)化來對(duì)鋼的相變過程進(jìn)行控制，從而達(dá)到優(yōu)化組織和性能的目的口引。 控制冷卻過程是通過軋后的三種不同冷卻階段的工藝參數(shù)，得到滿足人們需求的不同的 組織。這三個(gè)階段分別是一次冷卻，二次冷卻和三次冷卻( 空冷) 。 一次冷卻是從終軋溫度到相變開始前的這段溫度范圍的冷卻控制。這時(shí)的作用是控制奧 氏體熱變形后的組織形態(tài)，阻止奧氏體晶粒的長大和碳化物的析出，固定由于形變引起的位 錯(cuò)，增大過冷度，降低奧氏體相變溫度，為相變做組織準(zhǔn)備。一次冷卻時(shí)的起始溫度如果越 接近終軋溫度，就越能明顯的增大有效晶界面積和細(xì)化奧氏體晶粒。 二次冷卻是鋼材經(jīng)一次冷卻后奧氏體晶粒向鐵素體相變以及碳化物析出的階段，二次冷 卻目的是通過控制相變時(shí)開始的冷卻溫度，冷卻速率和冷卻的終止溫度等工藝參數(shù)，來控制 相變后的產(chǎn)物，以保證鋼材得到所要求的顯微組織和力學(xué)性能。 三次冷卻( 空冷) 是指從相變結(jié)束到冷卻到室溫這個(gè)區(qū)間的冷卻參數(shù)控制。這個(gè)階段冷 卻速度對(duì)低碳鋼的組織沒有很大的影響，而對(duì)微合金鋼來說在三次冷卻時(shí)還有可能會(huì)發(fā)生碳 化物的析出。 通過控冷技術(shù)對(duì)鋼板快速冷卻，控制相變組織和碳化物的析出，在不降低韌性的條件下 提高其強(qiáng)度，不降低其強(qiáng)度的情況下達(dá)到減少碳當(dāng)量的目的。熱軋后的快速冷卻相當(dāng)于直接 淬火或回火處理的過程，在很多一般高強(qiáng)度鋼材的生產(chǎn)中，可以通過控冷技術(shù)免去淬火，回 火等熱處理工藝。 目前，由于熱軋后控制冷卻的設(shè)備形式和冷卻方式各不相同，國內(nèi)外生產(chǎn)中采用的冷卻 方式也不相同，主要有：高壓噴嘴冷卻、層流冷卻、水幕( 條狀縫隙) 冷卻，霧化冷卻，輥 式淬火冷卻，噴淋冷卻，風(fēng)冷，空冷等冷卻方式。這些冷卻方式可以單一使用，也可以采用 兩種或多種冷卻方式相互配合的方式，以控制軋件在各段冷卻時(shí)有不同的冷卻速度。其中的 水幕冷卻裝置，按其流量大小和水幕多少可以分為大水幕，少水幕和小水幕，多水幕兩種。 前者水量大，冷卻效果強(qiáng)；后者冷卻效果平緩，但是使用中可以比較靈活的調(diào)整冷卻制度。 層流冷卻方式的冷卻效果只比水幕冷卻方式稍差，但是層流冷卻可以對(duì)帶鋼上、下兩個(gè)表面 以及整個(gè)冷卻區(qū)進(jìn)行均勻冷卻，同時(shí)其流量調(diào)節(jié)范圍遠(yuǎn)大于水幕冷卻。國內(nèi)外眾多鋼廠生產(chǎn) 中已經(jīng)印證了層流冷卻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)瞳0 。 1 4c s p 熱軋低碳鋼熱軋組織性能預(yù)報(bào)研究現(xiàn)狀 熱軋帶鋼組織性能的預(yù)報(bào)是基于帶鋼成分，軋制工藝，組織性能與使用性能的四種模型， 在此基礎(chǔ)上把物理冶金模型和工藝模型結(jié)合起來，開發(fā)組織性能模擬軟件，對(duì)工藝制度實(shí)現(xiàn) 優(yōu)化和控制。帶鋼的組織性能主要由其化學(xué)成分，晶粒尺寸，組成相及相的成分和軋制與冷 武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第5 頁 卻過程的工藝參數(shù)決定。溫度模型的建立是帶鋼熱軋組織性能研究的基礎(chǔ)，對(duì)整個(gè)的模擬過 程都至關(guān)重要。帶鋼熱軋工藝流程主要包括加熱、軋制、冷卻相變和卷取。組織和性能的預(yù) 報(bào)模型主要由四個(gè)部分組成：軋制過程再結(jié)晶模型：軋制結(jié)束后冷卻過程中的相變模型： 卷取過程鐵素體晶粒尺寸長大模型組織和力學(xué)性能模型。 1 4 1 熱軋溫度模型 鋼材熱軋過程的傳熱過程是非常復(fù)雜的，包括了熱輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)多種熱傳導(dǎo)的方式。 熱連軋溫降過程歸納起來可以分成以下四個(gè)基本的傳熱環(huán)節(jié)：1 ) 帶鋼板坯在輥道或機(jī)架間傳 送時(shí)的溫降；2 ) 高壓水除磷時(shí)的溫降；3 ) 噴水或?qū)恿骼鋮s時(shí)的溫降；4 ) 軋制時(shí)帶鋼的溫度 變化2 1 1 。 熱連軋溫度場(chǎng)模型如下所示： ( 1 ) 空冷模型 瓦= 厶+ 2 7 3 ) - 3 - 竺罷廣一( t o + 2 7 3 ) ( 1 1 ) ” c 口。p 。廳 式中，t a 為空冷后軋件的溫降，；t o 為帶鋼初始溫度，；g 為輻射率( 占 1 ) ；盯 為波爾茲曼常數(shù)，取5 6 7 1 0 w ( m 2 k 4 ) ；為金屬比熱，j ( k g 。k ) ；p 為密度，k g m 3 ； h 為帶鋼的厚度，m ；t 為空冷時(shí)間，s ；l 口為空冷溫度變化自學(xué)習(xí)系數(shù)。 ( 2 ) 水冷模型 瓦：l ( 死一瓦) 【e x p ( 蘭譬) 一1 d ( 1 2 ) c p p h 式中，t a 為水冷后軋件的溫降，；t o 為帶鋼的初始溫度，；c 。為金屬比熱，j ( k g k ) ； p 為密度，k g m 3 ：口為界面熱交換系數(shù)，w ( m 2 目；t 為水冷時(shí)間，s ；l 為水冷溫度變化 自學(xué)習(xí)系數(shù)。 ( 3 ) 接觸傳熱模型 母麗4 f l 麗( t r - 麗t o ) 2 h ( i ) 3 浮 ( 1 3 ) j l z ( f 一1 ) +】 萬 ( 13 ) 式中，瓦為軋輥接觸傳熱溫降，；瓦為軋輥溫度，；h ( i 一1 ) 與辦( f ) 分別為軋制前 后帶鋼的厚度，m ；恕為帶鋼的熱擴(kuò)散率，m 2 s ：t 為帶鋼和軋輥的接觸時(shí)間，s ；為與比熱 和導(dǎo)熱相關(guān)的系數(shù)。 ( 4 ) 形變生熱模型 第6 頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 乃：l ag , , , 1 n h ( i - 1 ) h ( i ) , i x 1 0 6 戶c p ( 1 4 ) 式中，乃為形變熱引起的溫度上升，；為變形抗力，p a ；厶為形變熱引起的溫度 變化自學(xué)習(xí)系數(shù)；j 1 為轉(zhuǎn)換常識(shí)，一般取1 4 2 7 。 ( 5 ) 摩擦生熱模型 b ： 墨上堡蘭旦以一乃】 ( 1 5 ) p 。cp 式中，a t , 為摩擦生熱引起的溫度上升，；1 ，為軋制速度，m s l 己為主電機(jī)功率，k w ： w 為帶鋼的寬度，m ； 為轉(zhuǎn)換系數(shù)，一般取0 2 3 9 。 1 4 2 靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型 熱加工的靜態(tài)再結(jié)晶是在軋件變形后發(fā)生了，是利用熱加工的余熱進(jìn)行的。靜態(tài)回復(fù)， 靜態(tài)再結(jié)晶和晶粒尺寸是冷加工回火過程中經(jīng)常發(fā)生的主要的冶金現(xiàn)象，同樣熱變形后金屬 如果在較高的溫度下保溫，也會(huì)發(fā)生靜態(tài)回復(fù)，靜態(tài)再結(jié)晶和晶粒的長大瞳羽。 靜態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的模型服從s i g m o i d a l 曲線，可以擬合成a v r a m i 方程的形 式 x = l - e 卅c 印 式中，x 為在時(shí)間乞時(shí)靜態(tài)再結(jié)晶的百分?jǐn)?shù)；n 為a v r a m i 指數(shù)； 結(jié)晶所需要的時(shí)間；c 為個(gè)常數(shù)，可以用下面的公式表示： ( 1 6 ) 0 為發(fā)生分?jǐn)?shù)為f 的再 c = 一l n ( 1 一廠) ( 1 7 ) 為了計(jì)算方便，f 一般取值5 0 ，也就是取再結(jié)晶發(fā)生5 0 所需要的時(shí)間t o 5 ，這樣上式 變成c = i n 2 。a v r a m i 方程就可以表示為： x ：i e x p ( 一l n 2 幸亡) n ) ( 1 8 ) 島5 目前再結(jié)晶5 0 的時(shí)間氣，的模型通常, - p a 用下式表示： f 0 5 - - m 威a 6 a z re x p ( 靜 ( 1 9 ) 式中：f o ，為靜態(tài)再結(jié)晶達(dá)到5 0 所需的時(shí)間；q 為靜態(tài)再結(jié)晶激活能，k j m o l ；d o 為原 武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第7 頁 始晶粒尺寸；s 為應(yīng)變；r 為為氣體常數(shù)，8 3 1 4 4 7 2 3 - m o l 。1 k - 1 ；疋為變形溫度的函數(shù)，為熱 力學(xué)溫度( k ) ；a 、q 、b 、y 為要確定的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。 建立靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型的過程中，原始晶粒尺寸、應(yīng)變和應(yīng)變速率對(duì)晶粒尺寸的 影響比較大，是主要考慮的對(duì)象。靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸與施加的應(yīng)變量有直接的關(guān)系，應(yīng)變 速率的對(duì)晶粒尺寸的影響非常小。對(duì)于不完全再結(jié)晶，把某一道次之前的晶粒尺寸被認(rèn)為是 “初始 晶粒尺寸( d 。) ，下一道次的初始晶粒尺寸可以表示為乜3 1 ： 玩f + l = 屯木五4 門+ d o f ( 1 - x , ) 2 ( 1 1 0 ) 式中：互為靜態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)，；噸，、或m 分別為此道次與下道次的晶粒尺寸，i l m 。 對(duì)于完全再結(jié)晶，其晶粒尺寸可以表示為： 丸= m + 籪木s 工木z “ ( 1 1 1 ) 式中：m 、7 、x 、u 為根據(jù)不同的材料要確定的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。 在熱軋過程中，軋件經(jīng)過的各道次的間隙中，會(huì)發(fā)生奧氏體不完全再結(jié)晶，不完全再結(jié)晶 將有會(huì)有該道次部分的殘余應(yīng)變存在，并會(huì)被保留到下一道次，因此在計(jì)算下道次的應(yīng)變時(shí)， 應(yīng)該考慮因不完全再結(jié)晶而保留下來的殘余應(yīng)變乜制，即： s 2 q + 血 ( 1 1 2 ) s = 0 7 5 c _ f 一1 率( 卜墨) 從上面的公式可以知道當(dāng)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)五接近1 時(shí)，下一道次的初始晶粒尺寸可以近似 為完全再結(jié)晶晶粒尺寸，但如果五很小，則下一道次的晶粒尺寸反m 接近原始尺寸噸t ，在再 結(jié)晶百分?jǐn)?shù)接近于0 ，即幾乎不發(fā)生再結(jié)晶這種情況下，晶粒的尺寸只會(huì)因施加應(yīng)變的改變 而改變。 1 4 3 相變后鐵素體晶粒尺寸模型 在層流冷卻過程中，存在奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變，鐵素體形核和長大的過程。熱軋低碳 鋼時(shí)，鐵素體形核發(fā)生在奧氏體晶界并向奧氏體內(nèi)部生長，生長的過程一直到鐵素體晶粒與 晶粒相互之間接觸后才停止。由相變的過程可以知道鐵素體晶粒尺寸的大小與整個(gè)相變過程 有直接的關(guān)系。影響相變后鐵素體晶粒大小的主要因素有乜引：相變前再結(jié)晶奧氏體晶粒的 大?。粴堄鄳?yīng)變；終軋溫度和卷取溫度之間軋件的冷卻速度；碳當(dāng)量，即鋼材的化學(xué) 成分；鋼的化學(xué)成分和軋件的冷卻速度都是外部因素，再結(jié)晶奧氏體晶粒尺寸和殘余應(yīng)變與 軋制過程中的工藝制度有關(guān)。 第8 頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 對(duì)于完全再結(jié)晶無殘余應(yīng)變的奧氏體，相變后鐵素體晶?？捎孟旅娴墓接?jì)算，根據(jù)鋼 的化學(xué)成分即鋼的碳當(dāng)量，分為下面兩種情況盥6 1 ： ( 1 ) 當(dāng)碳當(dāng)量小于0 3 5 時(shí)： d ?？趏 = 口c e q + b c e q t n 5 + c 1 一e x p ( 一d 4 0 ) 】 ( 1 1 3 ) 式中，d 口。為不考慮殘余應(yīng)變時(shí)鐵素體的晶粒尺寸，u m ；c e q = c + m n 6 ；t 為終軋溫度和 卷取溫度之間軋件的冷卻速度， c s ；4 。為再結(jié)晶奧氏體的晶粒尺寸，u i l l ；a , b ，c ，d 為 需要回歸的常數(shù)。 帶鋼的軋制過程中，特別是在精軋過程中，由于軋制時(shí)間很短，道次間很容易發(fā)生 不完全再結(jié)晶，不完全再結(jié)晶在各道次的積累以殘余應(yīng)變的形式存在于奧氏體中。奧氏 體中任何存在的殘余應(yīng)變，在相變過程中都會(huì)起到細(xì)化鐵素體晶粒的作用，對(duì)于要考慮 殘余應(yīng)變的情況，上式可以描述為： 以o = d 口o ( 卜0 4 5 4 e ) ( 1 1 4 ) 式中，攻。為考慮殘余應(yīng)變后的鐵素體晶粒尺寸，u m 。 ( 2 ) 當(dāng)碳當(dāng)量大于0 3 5 時(shí)： d 口o = ( - 2 2 6 - 5 7 c e q ) + 3 t o 一+ 2 2 卜e x p ( 一0 0 1 5 d y o ) 】 ( 1 1 5 ) 帶鋼經(jīng)過層流冷卻之后進(jìn)入卷取階段，卷取的溫度通常是6 0 0 。c 左右，這個(gè)時(shí)候奧氏體 基本完成分解，相變后的組織基本都是鐵素體晶粒乜7 側(cè)。卷取的過程軋件溫度降低緩慢，長 時(shí)間溫度都保持在5 0 0 。c 左右，晶粒在這個(gè)過程中還會(huì)緩慢的長大。，晶粒長大模型一般采用 如下形式，即： d ”= 卵+ 七幸f e x p ( q 囂( r 宰z ) ) ( 1 1 6 ) 式中，玩為卷取時(shí)鐵素體的初始晶粒尺寸，a m ；d 為長大后的鐵素體晶粒尺寸，u m ；t 為在 溫度t 下退火所持續(xù)的時(shí)間，s ；k ，q 為材料常數(shù)，對(duì)純鐵來說，k = - 6 x 1 0 1 0 ，q = 3 5 ；q 囂為 晶粒長大激活能，其q 露2 1 6 0k j m o l ，通常與晶粒邊界自擴(kuò)散激活能有關(guān)，范圍在 1 4 1 1 6 7 k j m o l 之間。當(dāng)鋼卷冷卻到溫度低于5 0 0 的時(shí)候，鐵素體的晶粒尺寸一般不再發(fā) 生變化。 研究帶鋼的組織性能時(shí)，帶鋼的力學(xué)性能也是工程技術(shù)人員和廣大的用戶所關(guān)心的一個(gè) 重要的問題，材料的化學(xué)成分和工藝過程決定著材料的組織和力學(xué)性能。人們常用來判斷帶 鋼力學(xué)性能的指標(biāo)有：抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度和伸長率【3 1 3 3 1 。 抗拉強(qiáng)度是指金屬試樣在被拉伸的過程中，在拉斷之前所承受的最大的負(fù)荷與試樣原始 橫斷面面積的比值?？估瓘?qiáng)度可以表示為： 武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第9 頁 = 舡砟( 坼+ 五。辦。1 佗) + 4 以+ 1 + a ( 1 1 7 ) 式中，石，五和a ，為待定的系數(shù)，坼，x 。和分別為鐵素體，珠光體和貝氏體的 體積分?jǐn)?shù)，；坼，日。和分別為鐵素體，珠光體和貝氏體的顯微硬度，k g m m 2 。 屈服強(qiáng)度也是工程技術(shù)上重要的力學(xué)性能指標(biāo)之一，是指起始塑性變形的抗拉。屈服強(qiáng) 度和顯微組織參數(shù)的關(guān)系式可以表示為： q 叫廄麗+ 4 5 7 0 c + 8 3 s i + 3 刪一4 7 0 p 一7 0 s + 囂嘩a 1 8 伸長率是指試樣被拉斷后，在標(biāo)距范圍內(nèi)其塑性伸長的長度和原始長度的百分比。 第1 0 頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章o s p 熱軋過程數(shù)學(xué)模型 2 1 邯鋼c s p 現(xiàn)場(chǎng)帶鋼生產(chǎn)技術(shù) 邯鋼c s p 軋機(jī)( 1 9 0 0 m m ) 是我國引進(jìn)的第二條c s p 生產(chǎn)線，它由2 臺(tái)加熱爐、1 個(gè)立輥、 1 個(gè)粗軋機(jī)、6 個(gè)精軋機(jī)、層流冷卻系統(tǒng)和2 個(gè)卷取機(jī)組成。帶鋼坯料從連鑄機(jī)出來以后，經(jīng) 過加熱爐和除鱗機(jī)以后進(jìn)入粗軋機(jī)，粗軋后進(jìn)入精軋機(jī)組。在粗軋和精軋之間安裝有一個(gè)均 熱爐，目的是用來確保坯料從粗軋機(jī)進(jìn)入精軋機(jī)組這個(gè)期間軋件的溫度不會(huì)下降。板坯經(jīng)過 粗軋，可以把厚板坯軋成較薄的中間厚度，然后再把中間坯送入精軋機(jī)組，可以靈活的調(diào)節(jié) 送入精軋機(jī)組的板坯厚度，減小精軋機(jī)組的壓下量，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，同時(shí)也可 以提高鑄坯的厚度，板帶從精軋機(jī)組出來以后經(jīng)過一小段時(shí)間的空冷進(jìn)入層流冷卻系統(tǒng)，層 流冷卻后進(jìn)入卷取機(jī)。 邯鋼c s p 生產(chǎn)線，采用轉(zhuǎn)爐提供鋼水，整個(gè)的生產(chǎn)工藝流程如下： 鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)一中間包結(jié)晶器一扇形段一夾送輥一拉矯機(jī)一擺式剪一板坯橫移裝置一1 # 加 熱爐一1 # 除鱗機(jī)一粗軋機(jī)r 1 - - - 2 # 力h 熱爐一事故剪- - * - 2 # 除鱗機(jī)一六機(jī)架精軋機(jī)組一層流冷卻一 地下卷取機(jī)一卸卷、打捆一稱重標(biāo)記一入庫 生產(chǎn)工藝平面布置簡(jiǎn)圖如圖2 1 所示。 d 圖2 1 邯鋼c s p 機(jī)組工藝平面布置簡(jiǎn)圖 圖中各標(biāo)號(hào)分別為：1 連鑄機(jī)；2 加熱爐；3 除鱗機(jī)；4 立輥；5 r 1 粗軋機(jī)；丘均熱爐；7 事 故剪；8 除鱗機(jī)；9 f 1 精軋機(jī)；1 0 f 2 精軋機(jī)；1 1 f 3 精軋機(jī)；1 2 f 4 精軋機(jī)；1 3 f 5 精軋機(jī)； 1 4 f 6 精軋機(jī)；1 5 測(cè)量室；1 6 層流冷卻；1 7 輸出輥道；1 8 1 撐卷取機(jī)；1 9 2 群卷取機(jī)。 邯鋼生產(chǎn)線軋機(jī)參數(shù)如下： ( 1 ) 機(jī)架間距：1 # 爐尾到r l 粗軋機(jī)中心線間距為1 1 8 米，r 1 粗軋機(jī)中心線到2 # 爐頭 間距為7 5 米，2 號(hào)爐長度為6 6 8 米，2 # 爐尾到f 1 精軋機(jī)中心線間距為1 4 米，精軋機(jī)各機(jī) 架中心間距為5 5 米。 ( 2 ) 冷卻設(shè)備：f 6 精軋機(jī)中心線到1 號(hào)卷取機(jī)中心線間距為8 3 2 米，層流冷卻區(qū)長度 為4 3 2 米，f 6 中心線到層流冷卻入口間距為6 7 2 米。 澶 t - 武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第1 1 頁 2 2 精軋過程溫度模型建立 精軋過程帶鋼在軋制線上的溫度變化由輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)等傳熱形式引起，常見的有如 下幾種基本環(huán)節(jié)：( 1 ) 帶鋼在輥道上或機(jī)架間運(yùn)行時(shí)，空氣中的輻射引起的溫降；( 2 ) 高壓水除 鱗時(shí)，對(duì)流等引起的溫降；( 3 ) 機(jī)架間噴水或?qū)恿骼鋮s時(shí)的溫降；( 4 ) 在機(jī)架中軋制時(shí)，塑性變 形引起帶鋼溫度的變化；( 5 ) 與軋輥接觸時(shí)的傳熱所引起的溫降。 為計(jì)算上述不同環(huán)節(jié)的溫降值，可以假設(shè)在每個(gè)環(huán)節(jié)中以某一種或兩種形式的傳熱為主， 忽略其他形式的傳熱，并運(yùn)用相應(yīng)的模型計(jì)算其溫降值。從均熱爐到f 1 入口的這段，帶鋼先 在輥道上傳送，后經(jīng)高壓水除鱗，先后經(jīng)歷了輻射、對(duì)流兩種溫度變化形式，但由于采用了 緊湊式布置，輥道長度較短，帶鋼在空氣中的停留時(shí)間很短，而且板坯相對(duì)較厚，所以輻射 以及與空氣的對(duì)流傳熱量很少，以至可以忽略帶鋼在輥道上的輻射溫降，而只需考慮高壓水 除鱗時(shí)強(qiáng)迫對(duì)流引起的溫降；在六個(gè)機(jī)架間的各段中，帶鋼交叉經(jīng)歷了軋制變形、與軋輥接 觸和低壓水冷卻等環(huán)節(jié)，所以同時(shí)有上述三種溫度變化形式。孫一康、宋勇等認(rèn)為，精軋過 程中的塑性變形熱和接觸導(dǎo)熱可假設(shè)互相抵消；陳水宣運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬了熱軋帶鋼的溫降， 對(duì)軋制過程中四種形式的熱量值進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明，軋制過程中的塑性變形熱和接觸導(dǎo) 熱損失所引起的溫度變化大致上相互抵消，所以帶鋼的溫度變化主要發(fā)生在變形區(qū)外的水冷 和空冷區(qū)口4 。3 5 3 。 綜上所述，邯鋼c s p 現(xiàn)場(chǎng)帶鋼溫度的變化可認(rèn)為主要由高壓水除鱗和機(jī)架間噴水引起的， 因此，兩者具有相同形式的溫降公式，可以看作一個(gè)當(dāng)量冷卻系統(tǒng)。由傳熱學(xué)理論有： d t = 黑( h 矽) 打 心y 、 ”7 r 旦：r 竺烏f 如卜島由心v f ，1 、 式中f 一總時(shí)間，如冷卻水段長為o ，軋件速度為y ，則 冷卻前軋件的溫度， ， f=_l y o 冷卻后軋件的的溫度，； 冷卻水水溫，這里取3 0 c ； 口一強(qiáng)迫對(duì)流交換系數(shù)，w m 2 o c ； y 一比重，k g c m 3 ； 第1 2 頁 武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 c 一比熱容，j k g o c ： f _ 面積，m ； v 一體積，m ： 由于精軋線上軋件較薄，所以有 f2 b l2 一= 一= 一 y日hh 于是( 2 1 ) 式可化為 l i l 幺二生：一絲土 t s f w犯h v ( 2 2 ) 由于采用了緊湊式布置，在穩(wěn)定軋制時(shí)，可以認(rèn)為任意截面的金屬流量相等，所以有 魄f 6 機(jī)架軋件的速度， 吃屹= 魄心 _ 6 機(jī)架軋件的速度，m s ； 令綜合冷卻系數(shù)為： 尼：一絲 心 則( 2 2 ) 式可化為 h 囂出去 泣3 ， t s t w h 6 由上式可知，欲確定水冷的溫降模型，必須準(zhǔn)確確定綜合冷卻系數(shù)k 。把上式改為 咆刊e x p 繁) + 鋤i = 1 - 6 ( 2 4 ) 以確定水冷的溫降模型。式中，i = 1 時(shí)，氣表示出爐溫度的測(cè)定值；i = 6 時(shí)，氣表示精軋出口 的帶鋼溫度測(cè)定值； 令式( 2 4 ) 中y2 六，而2 h ，x 2 = 旦，則( 2 4 ) 式可化為： ，1 5 y = ( x l - t 。) e x p ( k , 一l x 2 ) + t w 表2 1 現(xiàn)場(chǎng)精軋機(jī)原始數(shù)據(jù) n 0 t it i 1 h iv i 19 8 4 9 5 9 6 2 1 2 1 8 0 89 9 8 29 8 3 2 5 9 6 1 6 61 8 0 8 9 9 8 3 9 8 3 0 49 6 0 1 2 1 8 0 89 9 8 49 8 0 3 4 9 6 1 2 21 8 0 89 9 8 59 7 9 5 59 6 1 0 41 8 0 8 9 9 8 69 7 7 49 5 8 0 21 8 0 89 9 8 79 7 6 3 59 5 6 5 61 8 0 89 9 8 8 9 7 5 29 5 5 1 61 8 0 89 9 8 99 7 4 9 99 5 5 3 31 8 0 89 9 8 1 0 9 6 2 1 29 4 3 4 2 2 5 2 27 9 1 19 6 1 6 69 4 3 7 7 2 5 2 27 9 1 29 6 1 2 29 4 5 3 l2 5 2 27 9 1 39 6 1 0 49 4 6 1 42 5 2 2 7 9 1 49 6 0 1 29 4 1 0 82 5 2 27 9 1 59 5 8 0 29 4 1 3 92 5 2 27 9 1 6 9 5 6 5 69 3 9 5 5 2 5 2 27 9 1 79 5 5 3 39 3 8 5 32 5 2 27 9 1 89 5 5 1 69 3 8 1 32 5 2 27 9 1 99 4 6 1 49 3 3 0 73 5 4 4 5 9 5 2 09 4 5 3 19 3 1 4 63 5 4 45 9 5 2 19 4 3 7 79 2 6 9 6 3 5 4 45 9 5 2 2 9 4 3 4 2 9 2 6 4 53 5 4 45 9 5 2 39 4 1 3 99 2 5 4 93 5 4 45 9 5 2 49 4 1 0 89 2 3 1 83 5 4 45 9 5 2 5 9 3 9 5 59 2 3 9 8 3 5 4 45 9 5 2 69 3 8 5 39 2 3 0 83 5 4 45 9 5 2 79 3 8 1 3 9 2 2 3 3 5 4 45 9 5 2 89 3 3 0 79 1 7 4 34 0 5 45 4 3 2 99 3 1 4 69 1 4 54 0 5 45 4 3 3 09 2 6 9 69 0 8 6 64 0 5 45 4 3 3 19 2 6 4 59 0 7 44 0 5 45 4 3 3 2 9 2 5 6 29 0 6 54 0 5 45 4 3 3 39 2 5 4 99 0 8 5 34 0 5 45 4 3 第1 4 頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 49 2 4 3 89 0 6 6 24 0 5 45 4 3 3 5 9 2 3 9 89 0 5 7 44 0 5 45 4 3 3 69 2 3 1 89 0 3 9 54 0 5 45 4 3 3 7 9 2 3 0 8 9 0 4 9 3 4 0 5 45 4 3 3 8 9 2 2 39 0 5 74 0 5 4 5 4 3 3 9 9 1 7 4 39 0 0 5 54 0 5 45 4 3 4 09 1 4 58 9 6 2 8 4 0 5 45 4 3 4 1 9 0 8 6 68 8 8 5 3 4 4 6 35 3 6 4 2 9 0 8 5 38 8 9 9 94 4 6 3 5 3 6 4 3 9 0 7 48 8 6 8 2 4 4 6 35 3 6 4 49 0 5 7 4 8 8 6 4 2 4 4 6 35 3 6 4 59 0 5 7 8 8 7 6 34 4 6 3 5 3 6 4 6 9 0 4 9 38 8 5 6 9 4 4 6 3 5 3 6 4 7 9 0 3 9 88 8 3 0 7 4 4 6 3 5 3 6 4 8 9 0 3 9 28 8 3 0 2 4 4 6 3 5 3 6 4 99 0 3 8 8 8 8 3 0 1 4 4 6 35 3 6 5 0 9 0 3 8 l 8 8 2 9 5 4 4 6 35 3 6 注：t w - 3 0 ，l i = 5 5 m ，t 表示各道次溫度。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)回歸得到k = 0 0 6 9 ，相關(guān)系數(shù)r 2 = 0 9 9 3 0 5 。s p h d 鋼種的溫降模型方程為： y = ( 五一t w ) e x p ( 一0 0 6 9 x 2 ) + t 。 2 3 靜態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)模型 精軋過程中，金屬發(fā)生的靜態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)，可用在兩個(gè)道次變形之間的間隙時(shí)間里金 屬軟化率表示，即： r 。= ( q 一一c r 2 。) ( q 一一q 。) ( 2 5 ) 式中：q 一為第一道次壓力卸載時(shí)的變形抗力，m p a ：q ，為第一道次金屬屈服應(yīng)力，取應(yīng)變 為0 2 時(shí)的變形抗力，m p a ：吒，為第二道次金屬屈服應(yīng)力，取應(yīng)變?yōu)? 2 時(shí)的變形抗力，m p a ； 根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和公式( 2 5 ) ，得到不同變形條件下，道次問靜態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)，圖2 2 表 示了部分結(jié)果。 武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第1 5 頁 1 01 0 0 圖2 2 不同變形條件下實(shí)測(cè)的靜態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù) 一直以來，很多專家學(xué)者對(duì)奧氏體再結(jié)晶模型的定量化分析，進(jìn)行了各種不同的實(shí)驗(yàn)研 究，提出的了很多不同的定量化模型，各自的計(jì)算結(jié)果差別很大。出現(xiàn)這個(gè)問題的原因可能 是各種的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)條件不同所致。目前普遍采用的奧氏體區(qū)靜態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)方程為 a v r a m i 方程，即： 義j = 1 一e x p ( 一c 木( t t o 5 ) “)( 2 6 ) 上式中毛，為完成5 0 再結(jié)晶所需要的時(shí)間，主要與精軋過程中軋件的保溫溫度、應(yīng)變、 應(yīng)變速率和化學(xué)成分的等有關(guān)系，采用c m s e l l a r s 和j j j o n a s 的公式計(jì)算，即： t o 5 = 4 母s b 甜c e x p a 。( r 幸z ) 】( z 7 ) 式中：乇；靜態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)達(dá)到5 0 需要的時(shí)間，s ； 如一靜態(tài)再結(jié)晶激活能，k j m o l ； 占、“一分別為應(yīng)變和應(yīng)變速率； i 卜為氣體常數(shù)，一般取8 31 4 4 7 j t o o l 正k 1 ； 破形溫度，為熱力學(xué)溫度( k ) ； a 、b 、c _ 均為需要確定的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。 對(duì)公式( 2 6 ) 兩邊取自然對(duì)數(shù)，可以得到： i n t o 5 = i n a + b i n s + c l n u + q 。( r 卓