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大尺度合金圆钢内部质量和性能的控制方法!
编辑:无缝方管    来源:www.sdygc.com    点击数:   更新时间:2014年08月13 【字体: 】 

大尺度合金圆钢内部质量和性能的控制方法!


大尺度合金圆钢作为重要的结构长材,一直被广泛应用于重型设备、冶金机械、桥梁建筑等重要行业,主要作为轴类零件及拉杆类零件等,承受复杂重载,对其机械性能及内部质量有很高的要求。

合金圆钢从髙温轧制状态,靠自然缓慢冷却,尽管也能得到珠光体组织,但这样的珠光体是粗大的,强度和韧性的匹配也不是理想的。从电镜观察得知,具有细微结构的珠光体比粗大珠光体具有更髙的强度、韧性和耐接触疲劳特性,因此细化珠光体微观结构是获得高强韧性钢轨钢的有效途径。尤其是对具有片层状的珠光体钢轨钢,通过热处理可以显著改善其组织的微观结构,即减小珠光体片间距、减小渗碳片厚度、减小珠光体尺寸。


然而,大规格合金连铸坯芯部普遍存在疏松、孔洞、非金属夹杂物等冶金铸态缺陷,为满足工业对大尺度圆钢内部质量和性能的苛刻要求,对轧制工艺提出了更高的要求。本文在国家自然科学基金项目(51005197)资助下,开展了大尺度圆钢热轧缺陷控制数值模拟研究,研究大型连铸坯内部疏松、缩孔、夹杂物等缺陷在热轧过程中的形态演变和消除机理,对轧制工艺的合理制定具有理论引导价值。


以大尺度合金圆钢热连轧机组为研究对象,利用VB编制了一套大圆钢计算机辅助孔型设计系统,简称App,实现孔型结构参数、工艺参数、力能参数等参数的解析计算和轧制模拟,以此为基础,通过DEFORM二次开发,实现了热轧变形过程分析有限元模型的参数化建模。

为研究大型连铸坯芯部疏松缺陷在热轧过程的致密压实规律,本文将疏松体视为多孔可压缩材料,采用体积可压缩的刚塑性有限元方法,建立了42CrMo合金连铸坯芯部疏松轧制致密压实过程的三维非线性有限元模型,通过变参数数值模拟,探究不同工艺参数对芯部疏松压实效果的影响规律,提出采用连轧过程机架间负张力轧制工艺,解决疏松缺陷的有效致密压实问题,并根据模拟结果,分析了张力值对疏松缺陷致密压实效果和轧制力的影响,以及进行负张力轧制的可行性,为优化轧制工艺参数奠定了基础。 根据连铸坯内部非金属夹杂物的物理特征,将其分为塑性夹杂物和硬质夹杂物两大类,对热轧变形过程中塑性夹杂物的协调变形机理和硬质夹杂物引起的孔洞裂纹等缺陷进行了数值模拟分析研究。

在矩形连铸坯芯部预置入球形孔洞,用以模拟铸坯内部孔洞型缺陷,通过有限元数值模拟,研究大尺度合金圆钢热轧过程孔洞缺陷的三维闭合形态演变过程及其对周围基体的影响,结合孔洞三维尺寸定量分析了孔洞闭合程度。


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