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《昆明理工大学》 2006年
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热连轧棒材温度场及相变模拟研究

管晓光  
【摘要】:棒材热连轧生产过程中,影响产品最终尺寸精度和性能的因素较多。采用计算机对棒材生产过程中的温度变化和相变行为等进行模拟,对及时发现现场出现的问题,制定解决方案和优化轧制生产工艺具有重要意义。 本文结合国内某厂棒材生产实际,以该厂的生产的轴承钢GCr15棒材为代表建立了棒材热连轧及冷却过程的温度场及相变模型,并采用Fortran95编程计算温度变化和相变过程,应用Origin7.0强大的数据处理功能进行数据的输出。 论文研究中应用Fourier热传导方程,综合棒材热连轧过程中的轧制工艺参数边界条件,采用等效断面法,利用充满度调整等效面积,将其近似为圆形,利用有限差分法对孔型轧制这种特殊的轧制建立了棒材轧制过程的二维温度场模型,计算得到棒材在轧制、水冷、空冷等各个阶段的温度分布情况;论述了孔型的等效、单元的划分、边界条件的处理及轧制过程中的塑性变形热及相变潜热的处理方法;为提高温度场计算精度,在温度场的计算中考虑了相变潜热和塑性变形热对温度变化的影响;通过若干组现场数据的验证,开发的温度场模型能够满足预测精度±25℃的要求,验证了该模型的适用性;并以所建的温度场模型为基础对影响温度变化的因素进行了分析和讨论。利用合作者计算出的奥氏体再结晶晶粒尺寸作为输入初始数据,综合温度场计算相变过程。将连续冷却过程看作是多个等温过程的叠加,应用Avrami等温相变动力学方程建立相变模型,利用文献中的公式计算相变临界温度;由Fe—Fe_3C平衡相图,确定相变产物的最大平衡体积分数;并计算了过冷奥氏体相变产物的各体积分数;在计算求解中考虑相变是放热量较大的过程,对每次相变计算中的相变潜热也进行了分析求解。计算和试验结果对比研究表明该方法具有很好的适用性,并以此相变模型为基础对影响相变过程的主要影响因素进行分析。 研究结果表明,棒材热连轧过程的温度场和相变模拟研究对棒材生产过程中轧制和冷却制度的制定和优化提供一定指导意义,同时也是提高棒材产品质量的一种有效的经济手段。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG335.11

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【引证文献】
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