本文關(guān)鍵詞：低碳鋼熱軋計(jì)算機(jī)模擬及工藝優(yōu)化研究

  更多相關(guān)文章： 棒材軋制 熱壓縮 正交試驗(yàn) 數(shù)值模擬

【摘要】：近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展,對(duì)鋼材的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其中軋鋼技術(shù)是我國(guó)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(guò)軋制工藝來(lái)生產(chǎn)所需的鋼材,其被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、建筑、能源、交通、機(jī)械制造用構(gòu)件等國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)。因而在日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下開(kāi)拓市場(chǎng),就需要開(kāi)發(fā)新工藝來(lái)不斷提升產(chǎn)品的質(zhì)量和力學(xué)性能。目前,相比于傳統(tǒng)的分析手段應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)軋制全過(guò)程的仿真,可實(shí)現(xiàn)對(duì)棒材產(chǎn)品的可制造性和產(chǎn)品質(zhì)量的預(yù)報(bào),可以節(jié)省大量的資源。因此,本課題基于此背景以棒線(xiàn)材20A鋼為研究對(duì)象,針對(duì)某鋼鐵廠(chǎng)實(shí)際軋制生產(chǎn)中存在的棒材尺寸精度、力學(xué)性能及產(chǎn)品質(zhì)量等問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,所做工作如下:(1)20A鋼本構(gòu)模型及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型的理論研究,通過(guò)對(duì)試樣在不同變形條件下應(yīng)用G1500-leeble熱模擬試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)得到材料的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn),并分析變形條件對(duì)流動(dòng)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(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型,為后續(xù)軋制過(guò)程的模擬及分析提供理論基礎(chǔ);(2)軋輥孔型的優(yōu)化設(shè)計(jì),根據(jù)實(shí)際工廠(chǎng)生產(chǎn)提供的理論數(shù)據(jù),結(jié)合軋制孔型設(shè)計(jì)的相關(guān)理論合理設(shè)計(jì)熱連軋橢圓-圓軋輥孔型參數(shù);(3)Deform-3D軟件自帶材料數(shù)據(jù)庫(kù)的二次開(kāi)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(kù)中,根據(jù)設(shè)計(jì)的軋輥孔型在UG軟件平臺(tái)下進(jìn)行三維建模;(4)通過(guò)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),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形過(guò)程,得到了熱軋階段應(yīng)力場(chǎng)、等效應(yīng)變場(chǎng)、溫度場(chǎng)、金屬流動(dòng)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);(5)軋制物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,通過(guò)將優(yōu)化后的工藝方案進(jìn)行軋制實(shí)驗(yàn),在得到的熱軋20A鋼棒材進(jìn)行取樣,做相關(guān)的性能檢測(cè)和試驗(yàn),包括:外形尺寸檢測(cè)、硬度測(cè)試、端面形貌及微觀(guān)組織的觀(guān)察,并與有限元模擬及仿真進(jìn)行比較。將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確地模擬和仿真棒材軋制全過(guò)程,優(yōu)化軋制工藝參數(shù)和軋輥,并能有效地縮短工藝開(kāi)發(fā)周期,降低生產(chǎn)成本,降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn),為軋鋼廠(chǎng)提高產(chǎn)品質(zhì)量,科學(xué)的制定軋制工藝和模具設(shè)計(jì)提供了良好的基礎(chǔ)。具有較高的科學(xué)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：棒材軋制 熱壓縮 正交試驗(yàn) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG335.11
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 線(xiàn)棒材軋制國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3 課題研究的內(nèi)容、意義及方案16-19
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容16
• 1.3.2 研究意義16-17
• 1.3.3 研究方案17-19
• 第2章 軋輥孔型設(shè)計(jì)及有限元基本理論19-32
• 2.1 棒材連軋孔型系統(tǒng)設(shè)計(jì)19-22
• 2.1.1 連續(xù)軋制的定義19-20
• 2.1.2 連軋孔型設(shè)計(jì)內(nèi)容及基本原則20-22
• 2.2 棒材連軋孔型設(shè)計(jì)中的寬展模型22-23
• 2.3 軋制力能參數(shù)模型23-27
• 2.3.1 軋制壓力模型23-25
• 2.3.2 軋制力矩的數(shù)學(xué)模型25-26
• 2.3.3 軋制溫度的數(shù)學(xué)模型26-27
• 2.4 剛塑性有限元理論簡(jiǎn)介27-30
• 2.4.1 有限元法概述27
• 2.4.2 剛塑性有限元法27-30
• 2.5 有限元軟件介紹30-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第3章 20A鋼的高溫?zé)釅嚎s實(shí)驗(yàn)研究及模型建立32-47
• 3.1 前言32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方案32-34
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料32-33
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備33-34
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)方案34
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析34-36
• 3.3.1 20A鋼應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)34-35
• 3.3.2 結(jié)果與分析35-36
• 3.4 20A鋼熱塑性變形的應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型研究36-45
• 3.4.1 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶激活能36-40
• 3.4.2 流變應(yīng)力模型的驗(yàn)證40
• 3.4.3 應(yīng)變模型40-43
• 3.4.4 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第4章 20A鋼大棒材軋制過(guò)程數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化47-70
• 4.1 引言47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)軋機(jī)孔型系統(tǒng)及有限元模型建立47-51
• 4.2.1 軋制孔型系統(tǒng)的確定47-48
• 4.2.2 軋制初始條件的確定48
• 4.2.3 軋制三維模型的建立48-49
• 4.2.4 軋制模擬參數(shù)的設(shè)定49-50
• 4.2.5 軋制模型網(wǎng)格的劃分50
• 4.2.6 軋制模型邊界條件的設(shè)定50-51
• 4.3 Deform-3D有限元軟件材料數(shù)據(jù)庫(kù)的建立51-54
• 4.3.1 材料的化學(xué)成分及其物性參數(shù)51
• 4.3.2 Deform-3D中 20A鋼材料數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)51-54
• 4.4 軋制過(guò)程工藝參數(shù)的優(yōu)化54-58
• 4.4.1 試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)54-55
• 4.4.2 試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)及分析55-58
• 4.5 棒材軋制成形模擬及結(jié)果分析58-68
• 4.5.1 優(yōu)化后的模型及參數(shù)的設(shè)定58
• 4.5.2 軋制模擬結(jié)果分析58-66
• 4.5.3 棒材微觀(guān)組織晶粒尺寸的演變規(guī)律66-68
• 4.6 本章小結(jié)68-70
• 第5章 物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證70-77
• 5.1 前言70
• 5.2 實(shí)驗(yàn)材料及方案70-71
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及棒材性能要求70
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)方案70-71
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析71-75
• 5.3.1 尺寸形狀分析71-72
• 5.3.2 硬度分析72-73
• 5.3.3 端面形貌及顯微結(jié)構(gòu)分析73-75
• 5.4 本章小結(jié)75-77
• 第6章 結(jié)論與展望77-79
• 6.1 結(jié)論77-78
• 6.2 展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 喻海良,劉相華,李長(zhǎng)生;多道次立-平輥軋制軋件角部金屬流動(dòng)狀態(tài)有限元模擬[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào);2005年10期

2 洪慧平,康永林,馮長(zhǎng)桃,陳溪強(qiáng),韓疇;連軋大規(guī)格合金芯棒鋼三維熱力耦合模擬仿真[J];鋼鐵;2002年10期

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本文編號(hào)：805744