钢板轧后冷却过程的数值模拟及变形分析
Q235中厚板坯的变工况连铸过程数值模
Q235中厚板坯的变工况连铸过程数值模
摘要:本文主要采用数值模拟方法针对Q235中厚板坯的连铸凝固过程进行研究,板坯尺寸为2570×150mm。本文又采用二维切片法研究了变拉速、变浇铸温度对板坯冷却凝固过程的影响。研究结果表明:拉速对铸坯表面温度的分布影响较大,而且坯壳厚度也受其影响较大。冷却强度和浇筑温度的影响则稍小。
关键词:连铸,Q235,工艺过程,凝固,数值模拟
1.引言
本文在前人研究的基础上,基于理论分析并利用数值模拟技术对板坯生产过程的温度场进行模拟,分析板坯在生产过程中温度场的变化及各因素工艺参数的变化对板坯生产过程的影响。对各冷却区域所涉及的部分工艺参数进行适当变化,分别模拟变拉速和变过热度情况下,板坯生产过程中的温度场变化情况,从而对实际生产过程进行指导。
2变工况连铸过程数值模拟
通过对板坯冷却凝固过程的数值模拟,本课题的研究与前人研究具有一定的一致性,结果较为可靠。在此基础上,为了更加深入的研究连铸工序各工艺参数对连铸过程的影响,对本课题进行变工况研究。变工况是在典型工况的基础上,变化某一工艺参数,对连铸工序进行模拟,观察板坯的温度场变化。
2.1 结晶器区变工况数值模拟
结晶器区的冷却过程对连铸工序而言意义深远。板坯出结晶器时的表面温度不宜过高或过低,温度过高则进二冷区后表面温度梯度过大,应力变大,引发裂纹差生,温度过低则进入钢的脆性区。板坯的坯壳厚度也应进行控制,过厚则进入二冷后应力加大,对板坯表面质量不利,过薄则容易出现漏钢现象。因此为了指导生产实际,通过数值模拟研究了变拉速和变浇铸温度情况下,对结晶器区的板坯表面中心温度、板坯角部温度、板坯中心温度和板坯坯壳厚度进行分析。
2.1.1 变拉速下结晶器区数值模拟
由上节可知,典型工况下的拉速为1.2 m/min。变拉速模拟是以典型工况为基准,分别模拟拉速为1 m/min、1.2 m/min和1.4m/min 情况下,板坯在结晶器中的冷却凝固情况,具体结果分析如下:
H型钢冷却过程温度场模拟
第18卷第2期 2008年4月 安徽冶金科技职业学院学报 Journal ofAnhui Vocational College ofMetallurgy and Technology V01.18.No.2 Apr.2008
H型钢冷却过程温度场模拟
张卫斌 ,洪慧平
([1]北京科技大学北 京100083) ([2]马钢股份有限公司 安徽马鞍山243000)
摘 要:利用大型有限元软件ANSYS对冷却过程中温度场进行了模拟计算,得到了热轧H型钢轧后冷却过程中温度场变 化规律,并把计算值与实际值进行了比较,结果表明,计算值与实际值之间波动很小,整体而言二者吻合较好。 关键词:有限元法;H型钢;温度场 中图分类号:,I℃156.1 文献标识码:A文章编号:1672—9994(2008)02—0005—03
近年来,随着计算机软、硬件以及数学计算方 法的发展,计算机数字模拟技术开创了计算机辅助 设计的新领域,以有限元数值模拟方法替代传统的 经验设计方法已经成为国际上研究材料加工工艺
的新趋势。 ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场
分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界 最大有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司 开发,它能与多数CAD软件接口,实现数据的共享
和交换,是现代产品设计中的高级CAD工具之一。 软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模 块和后处理模块,同时提供了100种以上的单元类
型,可以用来模拟工程中的各种结构和材料。 本文利用大型有限元软件ANSYS对热轧H型
钢冷却过程中温度场进行了模拟计算,得到了热轧
H型钢轧后冷却过程中温度场变化规律。
1有限元模型与边界条件
针对本次试验研究而言,热轧H型钢在轧制 以及冷却过程中,温度场分布沿H型钢长度方向
逐渐达到均匀变化,为了缩减计算时间并保证计算
结果的合理性,选取H型钢长度方向上温度场变 化均匀区域的一个截面建模。模型用热单元
CSP带钢热连轧机架间水冷传热数值模拟
V01.23 No.3
July 2006 安徽工业大学学报
J.of Anhui University of Technology 第23卷第3期
2006年7月
文章编号:1671—7872(2006)03—0259-04
CSP带钢热连轧机架间水冷传热数值模拟
唐广波1,2,刘正东 ・董瀚。,干 勇 。李烈军。。毛新平。 (1.安徽工业大学材料科学与工程学院,安徽马鞍山243002;2.钢铁研究总院结构材料所,北京100083;3
广州珠江钢铁有限责任公司,广州510640)
摘要:采用有限差分方法,建立了CSP热轧过程轧件传热及温度场模拟模型,对CSP带钢热连轧过程中机架间冷却过程的传热 进行了模拟计算。讨论了机架间水冷对带钢传热和断面温度演变的影响。 关键词:带钢热连SL;水冷;数值模拟;传热 中图分类号:TG335.11 文献标识码:A
Mathematical Modeling of Interstand Cooling during CSP Hot Strip Rolling
TANG Guang_ho LIU zheng—dong2,DONG Han ,GAN Yong2,LI Lie-jun3,MAO Xin-ping:
(1.School of Materials Science&Engineering,Anhui University of Technology,Ma'anshan 243002,China;2.
Institute for Structural Materials,Central Iron&Steel Research Institute,Beijing 100083,China;3.Guangzhou
Zhujiang Iron&Steel Co.Ltd.,Guangzhou 5 10640,China)
Abstract:An implicit finite difference method based mathematical model for thermal evolution and temperature
20MnSiV钢变形抗力数学模型和连续冷却转变曲线
总第153期
2006年第3期 河北冶全
HEBEI METALLURGY Toral l53 2006,Number 3
20MnSiV钢变形抗力
数学模型和连续冷却转变曲线
周晓锋 ,刘战英 ,侯大华
(1.河北理工大学冶金与能源学院,唐山063009;2.广州钢铁企业集团公司 技术中心,广东
广州510381)
摘要:在Gleeble一1500热模拟实验机上对20MnSiV钢进行不同变形温度、变形速度、变形程度的压
缩变形,得到了该钢种高温轧制过程中的变形抗力模型,采用双道次压缩实验绘制了该钢种的连续冷
却转变曲线。
关键词:变形抗力;数学模型;连续冷却;转变曲线
中图分类号:TGI42.3 文献标识码:A 文章编号:1006—5008(2006)03—0035—04
MATHEMA nC MODEL OF RESISTANCE
TO DEFORMATION OF 20MnSiV STEEL AND ITS
CONT UOUS COOL刀 G TR ANSFORMA nON CURVE
ZHOU Xiao—feng ,LIU Zhan—ying ,HOU Da—hua
(1.Metallurgy and Energy Resource Institute,Hebei University of Science and Engineering,Tangshan,He- bei,063009;2.Technique Center,Guangzhou Iron and Steel Group Company,Guangzhou,Guangdong,
510381)
Abstract:The compressing deformation with different temperature,rate and extent is executed to 20MnSiv steel
on Gleeb—l5O0 thermal simulating test machine,its model of resistance to deformation in higll—temperature
《2024年UCM冷连轧机薄带钢轧制板形控制的研究及有限元仿真》范文
《UCM冷连轧机薄带钢轧制板形控制的研究及有限元仿真》篇一
一、引言
随着现代工业的快速发展,冷连轧机在钢铁生产中扮演着越来越重要的角色。尤其对于薄带钢的生产,轧制过程中的板形控制成为影响产品质量的关键因素。UCM冷连轧机作为一种先进的轧机设备,其轧制板形控制技术的研究及仿真分析具有重要的现实意义。本文将重点探讨UCM冷连轧机在薄带钢轧制过程中的板形控制技术及其有限元仿真研究。
二、UCM冷连轧机板形控制技术研究
2.1 轧制过程基本原理
UCM冷连轧机通过连续轧制工艺,实现对薄带钢的精准轧制。在此过程中,板形控制技术的关键在于控制轧制过程中的力、速度、温度等参数,以保证轧制出的带钢具有理想的板形。
2.2 板形控制技术分析
板形控制技术主要包括厚度控制、宽度控制和形状控制三个方面。在UCM冷连轧机中,通过精确的液压系统、控制系统和机械系统,实现对轧制力的精确控制,从而实现对板形的有效控制。此外,通过调整轧辊的凸度、倾斜度等参数,也可以有效地改善带钢的板形。
三、有限元仿真研究 3.1 有限元法基本原理
有限元法是一种有效的数值分析方法,可以用于模拟复杂工艺过程中的力学行为。在UCM冷连轧机的板形控制研究中,通过有限元法可以模拟轧制过程中的应力、应变、温度等物理量的变化,从而为优化轧制工艺提供依据。
3.2 仿真模型建立
建立仿真模型是有限元仿真的关键步骤。在UCM冷连轧机的仿真模型中,需要考虑到轧机的结构、轧辊的材质和几何形状、轧制力、摩擦力等参数。通过合理的模型简化,建立出能够反映实际轧制过程的仿真模型。
3.3 仿真结果分析
通过有限元仿真,可以得到轧制过程中带钢的应力、应变、温度等物理量的分布情况。通过对仿真结果的分析,可以了解轧制过程中带钢的变形行为,从而为优化轧制工艺提供依据。同时,通过对比仿真结果和实际生产数据,可以验证仿真模型的准确性,为进一步优化轧制工艺提供支持。
四、实验验证与结果分析
钢材的控制轧制和控制冷却
钢材的控制轧制和控制冷却
一、名词解释:
1、控制轧制:在热轧过程中通过对金属的加热制度、变形制度、温度制度的合理控制,使热塑性变形与固态相变结合,以获得细小晶粒组织,使钢材具有优异的综合力学性能。。
2、控制冷却:控制轧后钢材的冷却速度、冷却温度,可采用不同的冷却路径对钢材组织及性能进行调控。
3、形变诱导相变:由于热轧变形的作用,使奥氏体向铁素体转变温度Ar3上升,促进了奥氏体向铁索体的转变。在奥氏体未再结晶区变形后造成变形带的产生和畸变能的增加,从而影响Ar3温度。
4、形变诱导析出:在变形过程中,由于产生大量位错和畸变能增加,使微量元素析出速度增大。
两相区轧制后的组织中既有由变形未再结晶奥氏体转变的等轴细小铁素体晶粒,还有被变形的细长的铁素体晶粒。同时在低温区变形促进了含铌、钒、钛等微量合金化钢中碳化物的析出。
5、再结晶临界变形量:在一定的变形速率和变形温度下,发生动态再结晶所必需的最低变形量。
6、二次冷却:相变开始温度到相变结束温度范围内的冷却控制。
二、填空:
1、再结晶的驱动力是储存能,影响其因素可以分为:一类是工艺条件,主要有变形量、变形温度、变形速度。另一类是材料的内在因素,主要是材料的化学成分和冶金状态。
2、控制冷却主要控制轧后钢材冷却过程的(冷却温度)、(冷却速度)等工艺条件,达到改善钢材组织和性能的目的。
3、固溶体的类型有(间隙式固溶)和(置换式固溶),形成(间隙式)固溶体的溶质元素固溶强化作用更大。
4、根据热轧过程中变形奥氏体的组织状态和相变机制不同,将控制轧制划分为三个阶段,即奥氏体再结晶型控制轧制、奥氏体未再结晶型控制轧制、在A+F两相区控制轧制。
5、以珠光体为主的中高碳钢,为达到珠光体团直径减小,则要细化奥氏体晶粒,必须采用(奥氏体再结晶)型控制轧制。
6、控制轧制是在热轧过程中通过对金属的(加热制度)、(变形制度)、(温度制度)的合理控制,使热塑性变形与固态相变结合使钢材具有优异的综合力学性能。
基于ABAQUS软件环件冷轧三维有限元仿真建模分析
基于ABAQUS软件环件冷轧三维有限元仿真建模分析
引言:
冷轧是金属制造过程中的重要工艺环节之一,通过冷轧可以改变金属材料的形状和性能,提高产品的质量和性能。在冷轧工艺中,有限元仿真分析是一种常用的研究方法。
本文将基于ABAQUS软件环境,对冷轧过程进行三维有限元仿真建模分析。首先介绍冷轧过程的基本原理,然后介绍ABAQUS软件环境及其在冷轧仿真中的应用,最后通过一个实例进行具体的仿真建模分析。
一、冷轧过程的基本原理
冷轧是将热轧产生的热轧卷板进行再加工,使其通过冷变形和退火等工艺,获得更好的表面质量和机械性能。冷轧过程通常包括以下几个步骤:
1.卷取:将热轧卷板经辊道系统传送至轧机,进行裁剪和焊接,形成卷取材料。
2.进料:将卷取材料通过入口辊道装置,引入冷轧机。
3.冷轧:在冷轧机辊道系统中,通过辊轧将卷取材料冷变形。
4.处理:经过冷轧后,需要对材料进行切割、切边、去尾等处理。
5.包装:对处理后的材料进行包装,出厂运输。
冷轧过程的成功与否,关键取决于轧机辊道系统的设计和操作参数的选择。有限元仿真分析可以为冷轧过程的优化设计和参数选择提供有效的支持。
二、ABAQUS软件环境及其在冷轧仿真中的应用 ABAQUS是一种常用的商业有限元分析软件,它提供了强大的建模和分析功能,能够模拟各种工程问题。在冷轧仿真中,ABAQUS可以用来建立三维有限元模型,通过数值计算得到轧机辊道系统的应力分布、变形量等重要参数。
ABAQUS在冷轧仿真中的应用主要包括以下几个方面:
1.材料建模:ABAQUS提供了多种材料模型,可以根据所使用的金属材料性质进行选取。通过材料模型的选取,可以对冷轧过程中的材料行为进行准确的描述。
2.辊道系统建模:轧机辊道系统是冷轧过程中的核心装置,其形状和参数会直接影响到冷轧效果。在ABAQUS中,可以通过建立几何模型和定义辊道系统的运动参数来进行仿真分析。
3.边界条件设置:冷轧过程中,边界条件的设置对模拟结果的准确性和可靠性有重要影响。通过ABAQUS软件,可以准确设置边界条件,包括材料的固定约束、外载荷、摩擦等。
热轧层流冷却
热轧层流冷却
热轧层流冷却是一种常用的金属材料冷却技术,主要应用于热轧钢板的生产过程中。它通过高速气流对热轧钢板进行冷却,以达到快速降温的目的,从而使钢板具备所需的力学性能和表面质量。本文将从层流冷却的原理、优势以及应用方面进行探讨。
层流冷却是指气体在冷却过程中保持流动的状态,且气流流速均匀,呈现分层流动的状态。层流冷却技术在热轧钢板生产中得到了广泛应用,其原理是通过高速气流与热轧钢板表面的热量交换,将钢板迅速冷却。在这个过程中,气流要求具备一定的流速和流量,以确保钢板表面的温度快速下降。同时,层流冷却还可以有效地控制钢板的冷却速度,避免产生不均匀的温度分布和应力集中现象,提高钢板的机械性能。
层流冷却相对于传统的冷却方法具有许多优势。首先,由于层流冷却采用气体作为冷却介质,相比于水冷却可以避免钢板表面的氧化反应,从而减少了钢板表面的氧化层,提高了表面质量。其次,层流冷却具备较高的冷却速度,可以迅速降低钢板的温度,减少晶粒长大和相变的时间,从而提高了钢板的强度和硬度。此外,层流冷却还可以减少钢板的变形和残余应力,提高了钢板的平直度和形状精度。因此,层流冷却技术在提高产品质量、降低生产成本方面具有显著的优势。
在实际应用中,层流冷却主要应用于热轧钢板的生产过程中。热轧钢板是指通过高温轧制工艺将钢坯轧制成所需厚度的金属板材。在热轧过程中,钢板需要经历高温轧制后的迅速冷却,以获得所需的力学性能和表面质量。层流冷却技术在这个过程中起到了关键的作用。
层流冷却在热轧钢板生产中的应用主要分为两个阶段:初冷和终冷。初冷阶段是在钢板经过初轧后,通过层流冷却设备进行快速冷却,以降低钢板的温度。终冷阶段是在钢板经过中间轧制后,再次进行层流冷却,使钢板的温度进一步降低,并保持在适宜的范围内。通过层流冷却的双重作用,可以使热轧钢板达到理想的力学性能和表面质量要求。
热轧层流冷却作为一种高效的钢板冷却技术,在热轧钢板生产中具有重要的应用价值。它通过高速气流的冷却作用,可以迅速降低钢板的温度,提高钢板的机械性能和表面质量。层流冷却技术的应用不仅可以提高产品质量,还可以降低生产成本,具有广阔的发展前景。随着科学技术的不断进步,相信热轧层流冷却技术将会得到更加广泛的应用和推广。
控制轧制、控制冷却工艺
控制轧制、控制冷却⼯艺
控制轧制、控制冷却⼯艺技术1.1 控制轧制⼯艺
控制轧制⼯艺包括把钢坯加热到适宜的温度,在轧制时控制变形量和变形温度以及轧后按⼯艺要求来冷却钢材。通常将控制轧制⼯艺分为三个阶段,如图 1.1所⽰[2]:(1>变形和奥⽒体再结晶同时进⾏阶段,即钢坯加热后粗⼤化了的γ呈现加⼯硬化状态,这种加⼯硬化了得奥⽒体具有促使铁素体相变形变形核作⽤,使相变后的α晶粒细⼩;(2> (γ+α>两相区变形阶段,当轧制温度继续降低到Ar3温度以下时,不但γ晶粒,部分相变后的α晶粒也要被轧制变形,从⽽在α晶粒内形成亚晶,促使α晶粒的进⼀步细化。
图1.1控制轧制的三个阶段(1>—变形和奥⽒体再结晶同时进⾏阶段;(2>—低温奥⽒体变形不发⽣再结晶阶段;(3>—
1.2 控制轧制⼯艺的优点和缺点
控制轧制的优点如下:1.可以在提⾼钢材强度的同时提⾼钢材的低温韧性。
采⽤普通热轧⽣产⼯艺轧制16Mn钢中板,以18mm厚中板为例,其屈服强度σs≤330MPa,-40℃的冲击韧性A k≤431J,断⼝为95%纤维状断⼝。
当钢中加⼊微量铌后,仍然采⽤普通热轧⼯艺⽣产时,当采⽤控制轧制⼯艺⽣产时,-40℃的A k值会降低到78J以下,然⽽采⽤控制轧制⼯艺⽣产时。然⽽采⽤控制轧制⼯艺⽣产时-40℃的A k值可以达到728J以上。在通常热轧⼯艺下⽣产的低碳钢α晶粒只达到7~8级,经过控制轧制⼯艺⽣产的低碳钢α晶粒可以达到12级以上
在普通热轧⽣产中,钢中加⼊铌或钒后主要起沉淀强化作⽤,其结果使热轧钢材强度提⾼、韧性变差,因此不少钢材不得不进⾏正⽕处理后交货。当采⽤控制轧制⼯艺⽣产时,铌将产⽣显著的晶粒细化和⼀定程度的沉淀强化,使轧后的钢材的强度和韧性都得到了很⼤提⾼,铌含量⾄万分之⼏就很有效,钢中加⼊的钒,因为具有⼀定程度的沉淀强化的同时还具有较弱的晶粒细化作⽤,因此在提⾼钢材强度的同时没有降低韧性的现象。加⼊钢种的钛虽然具有细化加热时原始γ晶粒的作⽤,但在普通轧制条件下钢中的钛不能发挥细化轧制变形过程中γ晶粒的作⽤,仍然得不到同时提⾼钢的强度和韧性的效果,当采⽤控制轧制⼯艺⽣产含钛钢时,才能使钢种的Ti
钢材控制轧制和控制冷却技术
钢材控制轧制和控制冷却技术
材控14
卢玉厚 钢材的控制轧制和控制冷却技术
卢玉厚
材冶学院 材料成型及控制工程 118
【摘要】控制轧制和控制冷却技术,在提高钢材综合力学性能、开发新品种、简化生产工艺、节约能耗和改善生产条件等方面,取得了明显的经济效益和社会效益。近三十年以来,控制轧制和控制冷却技术在国外得到了迅速的发展,各国先后开展了多方面的理论研究和应用技术研究,并在轧钢生产中加以利用,明显的改善和提高了钢材的强韧性和使用性能,为了节约能耗、简化生产工艺和开发钢材新品种创造了有力条件。控制轧制是指在热轧过程中,通过对金属加热、轧制和冷却的合理控制,使范性形变与固态相变过程相结合,以获得良好的晶粒组织,使钢材具有优异的综合性能的轧制技术。控制冷却是指热加工后对钢材进行的旨在控制相变组织和钢材性能的冷却技术。
【关键词】控制轧制技术 控制冷却技术 特点 应用 发展趋势
Abstract:Controlled rolling and controlled cooling technology, to improve the
comprehensive mechanics performance of steel, the development of new varieties,
simplify the production process, save energy and improve production conditions, etc.,
have achieved obvious economic benefits and social benefits. For nearly 30 years,
controlled rolling and controlled cooling technology obtained the rapid development in
foreign countries, and countries successively carried out various theoretical research and
